Гидроударная буровая машина Советский патент 1983 года по МПК E21B1/26 E21B6/02 

(54) ГИДРОУДАРНАЯ БУРОВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к бурению 1ШПУРОВ в горных породах.

Известна гидроударная буровая машина, содержащая корпус, дифференциальньой поршень-молоток, образующий с корпусом ресиверную полость, сообщающуюся с затрубным пространством через предохранительный клапан, наковальню с центральным буром, диф.ференциальный клапан ClJ.

Однако в известной гидроударной машине вся энергия ударов передается на один бур, лимитирующий производительность бурения, ограничивающий приложение к нему определенной ударной мощности, соответствующей стойкости бурового инструмента. Это не всегда позволяет полностью реализовать энергетические возможности гидроударных машин.

Цель изобретения - повышение производительности за счет обеспечения одновременного бурения нескольких шпуров. .

Эта цель достигается тем, что гидроударная буровая машина, содержащая корпус, дифференциальный поршеньмолоток, образующий с корпусом ресиверную йолость, сообщающуюся с затрубным пространством через предохранитёльный клапан, наковальню-с центральным буром, дифференциальный клапан, снабжена дополнительными бурс1ми и храповым поворотным механизмом поршня-молотка с центральной и сателлитными шестернями,наковальня имеет гнезда, в которых размещены хвостовики дополнитетьных буров, а. центральная и сателлитные шестерни уста10новлены с возможностью осевого перемещения соответственно, на наковальне, и дополнительных бурах.

На фиг. 1 изображена гидроударная буровая машина, продольный разрез;

15 на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Корпус машины состоит из скрепленных между собой цилиндров 1-5. В цилиндре 2 сделан выхлопной патрубок б и полость 7, в цилиндре 3 - патрубок

20 8, каналы 9-11, в цилиндре 4 - кольцевая камера 12, ресиверная полость 13, сообщённая с затрубным пространством через подпружиненный сбрасывающий предохранительный клапан 14. В

25 цилиндре 5 сделаны два патрубка 15 и 16. В корпусе выполнен также канал 17.. Внутри корпуса размещены соответственно сборный поршень-молоток 18 дифференциальной формы с кольцевым

30 Выступом 19, храповой поворотный механизм 20 поршня-молотка 18, дифференциальный клапан 21 с внутренним выступом 22 и отверстиями 23, наковальня 24 с промывочными каналами 2 входящая своим шестигранным хвостовиком в шестигранное углубление порш ня-молотка 18, перегородка 26 с от верстиями 27, промежуточная втулканаковальня 2б с гнездами 29 и промы .в.очными каналами 30,центральная шес терня 31 и шестерни сателлиты 32. Гнезда 29 вмещают хвостовики 33 буров, для которых гнезда одновременно служат цапфами (т.е. хвостовики вращаются в гнездах-цапфах и воспринимают ударные нагрузки).Хвостовики 33 буров размещены частично внутри шестерен-сателлитов ,32 с возможностью осевого перемещения, являющих . ся поворотными муфтами для этих буров. Шестерни-сателлиты 32 входят в зацепление с центральной шестерней 31, свободно надетой на шлицевые выступы наковальни 24, в которую вставлен центральный бур 34. Следовательно, в данной машине в работе одновременно могут участвовать пять буров. При необходимости число буров можно уменьшать, предусматривая их количество 4,3, 2. В центральной |утолщенной части поршня-молотка прещусмотрены манжеты 35 и 36, выполняю щие роль клапанов. На чертеже детали машины показаны в исходном положении. Устройство работает следующим образом. Напорная жидкость из шланга, скрепленного с патрубком 15, входит в полость цилиндра 5 и далее через патрубок 16 и шланг, соединяющий его с патрубком 8, входит через патрубок 8, каналы 10, 23 в подпоршневую полость поршня-молотка 18, отводит поршень-молоток 18 назад (вправо по чертежу), так как площадки его обтекаемых напорной водой торцов неравны (площадь переднего торца больше площади заднего торца), имеется площадь неполнокомпенсированная давлением сжатого воздуха из ресиверной полости 13. При этом поршень-молоток 18 преодолевает сопротивление сжатого воздуха из ресиверной полости и поворачивается за счет храпового механизма 20 на некоторый угол вместе с наковальней 24, буром 34, шестерней 31 и сцепленными с ней шестернями-сателлитами 32 с бурами.33. Таким образом, при обратном ходе поршнямолотка 18, одновременно проворачива ются храповым механизмом 20 на одина ковый угол все буры (33 и 34}, При обратном ходе поршень-молоток 18 после перекрытия канала 17 манже той 35 сжимает воздух в кольцевой .камере 12, из которой он через манже ту 36 может проникать в ресиверную 13, пополняя ее сжатым воздухом, утекающим постепенно через неплотности. Давление в ресиверной полости 13 регулируется сбрасывающим клапаном 14. Пройдя заданное расстояние назад, поршень-молоток 18 задевает своим кольцевым выступом 19 за выступ 22 клапана 21 и открывает клапан 21 от перегородки 26, открывая выхлопные каналы 27. После этого клапан 21 движется назад самостоятельно, так как из площадей его торцов (переднего и заднего), обтекаемых напорной водой,площадь переднего торца больше заднего на величину некомпенсированной давлением площади, сообщающейся через отверстия 9 с затрубным пространством. В начальный период перемещения клапана 21 назад его отверстия 23 смещаются относительно кольцевого канала 10 и оказываются быстро перекрытыми, поршень-молоток 18 останавливается, останавливается также столб жидкости в водоподводящих шлангах, и происходит гидравлический удар, под действием которого и избыточного давления жидкости (на задний меньший) торец поршня-молотка 18, а также под действием сжатого воздуха из ресиверной полости 13 устремляется вперед (влево по чертежу), вытесняя воду из подпоршневой полости наружу через выхлопные каналы 27, 7 и 6.Часть выхлопной воды из полости 7 через каналы 25 и 30 проникает в осевые каналы буров и по ним проходит в шпур для его промывки и выноса буровой мелочи. При своем движении вперед поршень-молоток 18 встречает движущийся ему навстречу под напором выхлопной жидкости клапан 21, увлекает его вместе с собой, наносит удар по хвостовику наковальни 24 с буром 34, передающийся через промежуточную втулку-наковальню 28 на хвостовики буров 33. После этого клапан 21 прижимается к перегородке 26, вследствие чего прекращается вытеснение жидкости наружу из-под поршневой полости поршнямолотка, и снова столб жидкости в питающих шлангах останавливается и происходит гидравлический удар, который в связи с тем, что отверстия 23 клапана 21 в переднем.его положении совпадают с кольце;вым каналом 10, передается через эти отверстия в подпоршневую полость поршня-молотка. Силой гидравлического удара и избыточного давления жидкости поршень-молоток 18 отводится назад, и процесс повторяется. Подача машины на забой осуществляется с помощью автоподатчиков.

Использование предлагаемого изобретения позволяет одним механизмом ударно-поворотным способом одновременного пробурить в крепких горных породах несколько скважин, в результате чего повышается производительность работ.

Формула изобретения

Гидроударная буровая маишна, содержащая корпус, дифференциальный поршень-молоток, образующий с корпусом ресиверную полость, сообщающуюся с затрубным пространством через предохранительный клапан, наковальню 1C центральным буром, дифференциальный

клапан, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности за счет обеспечения одновременного бурения нескольких шпуров, она снабжена дополнительными бурами и храповым поворотным механизмом поршня-молотка с центральной и сателлитными шестернями, наковальня имеет гнезда, в которых размещены хвостовики дополнительных буров, а

0 центральная и сателлитные шестерни установлены с возможностью осевого перемещения соответственно на наковальне и на дополнительных бурах.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССВ 531917, кл. Е 21 В 4/14, 1970.