Буровой рабочий орган для бурения погружным пневмоударником
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к конструкциям устройств для образования скважин большого диаметра пучком пневмоударников. С целью увеличения диаметра буримой скважины без увеличения диаметра коронок и обеспечения прямолинейного направления буримой скважины в породах различной крепости, устройство содержит корпус 1 с соединенными коллектором 2 пневмоударниками 3, размещенными по периметру забоя скважины 4, и коронки 5, установленные в пневмоударниках 3 с возможностью свободного хода и вращения вокруг своей оси, причем коронки 5 выполнены с конусной рабочей частью, высота «h» которой превышает длину свободного хода коронки в пневмоударнике. В центре корпуса 1 установлен, соединенный с коллектором 2, центральный пневмоударник 6 с опережением от других пневмоударников 3 не менее чем на высоту «h», а его коронка 7 закреплена в центральном пневмоударнике 6 посредством шлицов 8, длина свободного хода ее в пневмоударнике не превышает высоты «h», 1 н.з.п.ф., 2 илл.
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к конструкциям устройств для образования скважин большого диаметра пучком пневмоударников.
Известен буровой рабочий орган Кыштымского машиностроительного завода им. М.И. Калинина, содержащий корпус с соединенным коллектором серийными пневмоударниками, размещенными по периметру забоя буримой скважины, и коронки установленные в пневмоударниках с возможностью свободного хода, причем коронки выполнены с плоской рабочей частью. В центре корпуса с опережением закреплена цилиндрическая пружина, расположенная в расширяемой скважине (а.с. СССР 
1257157, Кл E21B 7/28, 1985 г.).
Известное устройство имеет недостаток. Коронки закреплены таким образом, что при бурении и повороте корпуса они всегда повернуты одной стороной к боковой стенке скважины. Внешняя сторона коронок обуривает большую площадь забоя скважины, чем внутренняя. Поэтому износ твердосплавных вставок в коронках происходит неравномерно, что приводит к преждевременному выходу их из строя. Кроме того, для центрирования бурового рабочего органа, необходимо предварительно пробурить на всю длину расширяемую скважину малого диаметра, что требует дополнительных трудозатрат и времени.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является буровой рабочий орган, содержащий корпус с соединенными коллектором пневмоударниками, размещенными по периметру забоя скважины, и коронки, установленные в пневмоударниках с возможностью свободного хода и вращения вокруг своей оси, причем коронки выполнены конусной рабочей частью, высота «h» которой превышает длину свободного хода коронки в пневмоударнике (патент РФ 2243345, Кл E21B 4/20, 10/28, 2008 г.)
В известном буровом рабочем органе ограничен диаметр буримой скважины и зависит от диаметра коронок. Кроме того, при бурении скважин по породам различной крепости не обеспечивается прямолинейное направление буримой скважины из-за отсутствия центрирующего устройства и опережающей скважины малого диаметра.
Полезная модель решает задачу увеличения диаметра буримой скважины без увеличения диаметра коронок и обеспечения прямолинейного направления буримой скважины в породах различной крепости.
Для достижения поставленной цели буровой рабочий орган содержит следующие, выраженные определенными понятиями, существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной задачи.
Полезная модель содержит корпус с соединенными коллектором пневмоударниками, размещенными по периметру забоя скважины, и коронки, установленные в пневмоударниках с возможностью свободного хода и вращения вокруг своей оси, причем коронки выполнены с конусной рабочей частью, высота «h» которой превышает длину свободного хода коронки в пневмоударнике.
По отношению к наиболее близкому аналогу у заявляемого устройства имеются следующие отличительные признаки. В центре корпуса установлен, соединенный с коллектором, центральный пневмоударник с опережением от других пневмоударников не менее чем на высоту «h», а его коронка выполнена невращающейся относительно центрального пневмоударника.
Такая совокупность признаков, по сравнению с прототипом, придает устройству новое техническое свойство - увеличение диаметра буримой скважины без увеличения диаметра коронок и обеспечения прямолинейного направления буримой скважины в породах различной крепости. Достигается это тем, что центральная часть забоя буримой скважины обуривается дополнительным центральным пневмоударником, причем он разбуривает опережающую скважину малого диаметра и выполняет роль центрирующего устройства бурового рабочего органа.
По имеющимся сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленной полезной модели, неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «новизны».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, в принципе, может многократно использована в буровых рабочих органах. При этом устройство приобретает новое техническое свойство-увеличение диаметра буримой скважины без увеличения диаметра коронок и обеспечения прямолинейного направления буримой скважины в породах различной крепости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - тоже вид А.
Буровой рабочий орган, содержащий корпус 1 с соединенными коллектором 2 пневмоударниками 3, размещенными по периметру забоя скважины 4, и коронки 5, установленные в пневмоударниках 3 с возможностью свободного хода и вращения вокруг своей оси, причем коронки 5 выполнены с конусной рабочей частью, высота «h» которой превышает длину свободного хода коронки в пневмоударнике. В центре корпуса 1 установлен, соединенный с коллектором 2, центральный пневмоударник 6 с опережением от других пневмоударников 3 не менее чем на высоту «h», а его коронка 7 закреплена в центральном пневмоударнике 6 посредством шлицов 8, длина свободного хода ее в пневмоударнике не превышает высоты «h».
Буровой рабочий орган работает следующим образом. Сжатый воздух и крутящий момент передают от бурового станка (на чертеже не показан) через буровой став 9, который ввинчивается в коллектор 2. Под действием крутящего момента весь буровой рабочий орган приводится во вращение вокруг своей оси. Опускают буровой рабочий орган до забоя буримой скважины 4. Одновременно через систему каналов в коллекторе 2 во все пневмоударники 3 и 6 поступает воздух, и они начинают работать. Под действием удара от пневмоударников коронки разрушают породу, а за счет вращения бурового рабочего органа происходит обуривание по периметру забоя скважины 4. При этом центральный пневмоударник 6, расположенный с опережением от других пневмоударников 3, бурит опережающую скважину 10 в центре забоя скважины 4. Центральный пневмоударник 6 и опережающая скважина 10 центрируют буровой рабочий орган и обеспечивают прямолинейное направление бурения скважины 4. Одновременно при вращении бурового рабочего органа вокруг оси бурового става 9 происходит свободное обкатывание коронок 5 о боковые стенки скважины 4, что заставляет коронки 5 поворачиваться вокруг своей оси в пневмоударниках 3. В случае при попадании какой-либо из коронок 5 в мягкую часть пород или в расщелину пород, она выдвигается из пневмоударника 3 на величину свободного хода. При этом коронка 5 не будет препятствовать вращению всего бурового рабочего органа вокруг своей оси, т.к. конусная рабочая часть коронки 5 будет взаимодействовать со стенками и неровностями забоя скважины 4 и переместится обратно в пневмоударник 3.
Буровой рабочий орган, содержащий корпус с соединенными коллектором пневмоударниками, размещенными по периметру забоя скважины, и коронки, установленные в пневмоударниках с возможностью свободного хода и вращения вокруг своей оси, причем коронки выполнены с конусной рабочей частью, высота h которой превышает длину свободного хода коронки в пневмоударнике, отличающийся тем, что в центре корпуса установлен соединенный с коллектором центральный пневмоударник с опережением от других пневмоударников не менее чем на высоту h, а его коронка выполнена невращающейся относительно центрального пневмоударника.
