Погружной пневмоударник Советский патент 1982 года по МПК E21B4/14 

(54) ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК

1

Изобретение относится к горным машинам и может быть применено для бурения скважин.

Известен серийно выпускаемый погружной пневмоударник, включающий цилиндр, ударник, распределительное устройство и буровую коронку 1.

Недостатком этого пневмоударника является то, что в его конструкции не предусмотрена установка обратного клапана. Поэтому при бурении нисходящих глубоких скважин в сильно обводненных породах пневмоударником после прекращения подачи энергоносителя по стану щтанг и выключения пневмоударника вода из затрубного пространства скважины вместе со шламом может проникать через выхлопные окна и распределительные каналы пневмоударника во внутреннюю полость буровых штанг. При этом происходит осаждение частиц шлама внутри пневмоударника и в буровых штангах, что снижает их надежность, вызывает быстрый износ и отказы в работе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является погружной пневмоударник, содержащий цилиндр с радиальными каналами, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием энергоносителя, подаваемого в 5 рабочие камеры через распределительное устройство, установлен ударник, подпружиненный стакан с глухим дном, с цилиндрическим буртиком, радиальными каналами и клапаном, используемым одновременно но в качестве водоотражательного конуса, установленного навстречу потоку энергоносителя в отверстие стакана 2.

Недостатком этого пневмоударника является сложность конструкции стакана с установленным в его отверстии обратным 5 клапаном. Энергоноситель при входе во внутреннюю полость стакана и выходе из нее в полость распределительного устройства дважды резко меняет направление движения, что увеличивает потери напора. 20 Кроме того, при выключении пневмоударника и перекрытии обратным клапаном отверстия переходника создается замкнутый воздущный объем на небольшом участке от обратного клапана до разрядных

радиальных каналов в цилиндре. Внутренняя же полость пневмоударника ниже радиальных отверстий в цилиндре при этом заполняется водой из затрубного пространства через посадочный зазор между цилиндром и стаканом, а также через выхлопные окна пневмоударника. Вместе с водой из затрубного пространства скважины в пневмоударник попадают абразивные частицы, что снижает его эксплуатационную надежность.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем ликвидации проникновения частиц шлама и воды из затрубного пространства во внутреннюю полость пневмоударника.

Указанная цель достигается тем, что клапан установлен на глухом торце стакана, а на боковой поверхности цилиндрического буртика и на стакане между радиальными каналами цилиндра и стакана выполнены канавки, в которых установлены уплотнительные эластичные кольца, причем внутри цилиндра выполнены местные углубления и направляюш,ие мосты.

На фиг. 1 показан погружной пневмоцилиндр, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В разъемном цилиндре 1 размещены ударник, 2, воздухораспределительная трубка 3, стакан 4, выполненный с глухим дном, обращенным в полость 5 распределительного устройства.

Клапан 6 установлен на глухом торце стакана и закреплен стопорной гайкой 7. Стакан 4 снабжен цилиндрическим буртиком 8, разделяющим кольцевую полость между цилиндром и стаканом на водосборную камеру 9 и камеру 10 пониженного давления, которые периодически сообщаются между собой через калиброванные каналы 11 и местные углубления 12, выполненные в цилиндре 1. В камере 10 пониженного давления размещена пружина 13, для ограничения деформации которой в цилиндре выполнен опорный поясок 14. Для сообщения камеры пониженного давления с окружающим пространством на стакане 4 выполнена проточка 15, а в цилиндре - радиальные каналы 16. На боковой поверхности стакана выполнена канавка 17, в которой установлено уплотнительное эластичное кольцо 18, а на цилиндрическом буртике стакана также выполнена канавка 19, в которой установлено эластичное кольцо 20. Для центрирования кольца 20 в цилиндре образованы направляющие мосты 21. Буровая штанга 22 присоединена к цилиндру 1. Для периодического сообщения внутренней полости стакана 4 с полостью 5 распределительного устройства вбл«зи глухого дна выполнены радиальные каналы 23.

Пневмоударник работает сле.цующим образом.

При подаче воздущно-водяной смеси по буровой штанге 22 стакан 4 вместе с клапаном 6 начинает перемещаться и сжимать пружину 13. При этом проточка 15

открывает разрядные радиальные каналы 16 и камера пониженного давления 10 сообщится с окружающим пространством. При дальнейшем движении стакана радиальные каналы 23 открываются в распределительную полость 5, обеспечивая подачу энергоносителя в распределительную трубку 3. При этом перемещение стакана ограничивается опорным пояском 14. Под действием энергоносителя, поступающего в рабочие камеры пневмоударника через трубку 3,

, ударник 2 совершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по инструменту.

При движении воздущно-водяной смеси по каналу буровой щтанги 22 вследствие вращения бурового става и трения о стенки канала штанги частицы воды концентрируются в периферийной части потока и собираются в нижней части водосборной камеры 9, откуда через калиброванные глухие каналы 11, местные углубления 12, камеру 10 пониженного давления, проточку 15 и разрядные каналы 16 вода удаляется в затрубное пространство и обеспечивает пылеподавление.

Концентрация воды в потоке энергоносителя, поступающего через радиальные каналы 23, полость 5 и трубку 3 в рабочие камеры пневмоударника, резко понижается. Это улучщает наполнение камер и способствует повышению энергии удара и мощности.

При остановке процесса бурения подача

5 воз душ но-водяной смеси прекращается, давление в центральном канале стакана 4 и над буртиком 6 падает, и пружина 13 перемещает стакан 4 вместе с клапаном 6 до упора последнего в торец разъемного цилиндра. При этом направляющие мосты 21 удерживают уплотнительное кольцо 20 в канавке 19 при входе его в гладкую часть цилиндра 1 выще местных углублений 12.

Выполнение клапана b в виде пластинча- 5 того кольца и установка его на глухом торце стакана 4 позволяет при выключении пневмоударника создать замкнутый воздушный объем в цилиндре 1, а выполнение на боковой поверхности буртика 8 и стакана 4 канавок 19 и 17 и установка в них уплотнительных эластичных колец 20 и 18 препятствует проникновению воды со шламом из затрубного пространства через зазоры посадок во внутреннюю полость стакана и в буровые штанги. Такое исполнение погружного пней5 моударника полностью защитит внутреннюю его полость от проникновения частиц шлама и воды из затрубного пространства, а также упростит конструкцию стакана 4, который снабжен только одним рядом ради