Буровой инструмент

Устройство «Буровой инструмент» относится к горному машиностроению и в частности к устройствам для образования скважин, преимущественно горизонтальных, наклонных и применимо для исполнительных механизмов вращательного бурения. Буровой инструмент содержит корпус с внутренней полостью. Снаружи корпус снабжен твердосплавными вставками. Корпус установлен с возможностью вращения на оси. Внутренняя полость корпуса связана с атмосферой каналами, выполненными тангенциально к оси корпуса. В оси корпуса имеются каналы. Один канал выполнен по центру и имеет сообщение с внутренней полостью корпуса. Еще по меньшей мере один канал выполнен вдоль оси не по центру. Этот канал имеет по меньшей мере одно отверстие, предназначенное для постоянного сообщения с внутренней полостью корпуса. Ось внутри снабжена клапаном для своих каналов. Этот клапан имеет возможность выполнять функции поршня. Также этот клапан обеспечивает связь каналов оси между собой и внутренней полостью корпуса. Внутри корпуса имеется нагреватель. Нагреватель предназначен для преобразования воды в пар, а также для обеспечения возможности перемещения клапана с функцией поршня. Специально предназначенный для этого фиксатор ограничивает возможность такого перемещения. Механическая работа совершается за счет генерирования энергии пара внутри корпуса бурового инструмента и использования этой энергии посредством выходных каналов корпуса.

Полезная модель относится к горному машиностроению и в частности к устройствам для образования скважин, преимущественно горизонтальных, наклонных и применимо для исполнительных механизмов вращательного бурения.

Известны устройства для образования скважин с преобразованием электрической энергии в механическую и подводом механической энергии к породоразрушающему инструменту от ротора через колонну бурильных труб [Бурение нефтяных и газовых скважин. М 1961 Р.А. Ионнесян]. Одним из недостатков получения механической энергии на разрушение породы связано с потерями энергии при транспортировании по буровому ставу.

Известно (авторское свидетельство SU 1143810 Опубликовано: 07.03.1985) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее цилиндрический корпус с рабочим органом и механизм перемещения и управления в виде установленных на корпусе шнековых движителей с опорами и приводного двигателя, где с целью расширения диапазона регулирования траектории движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, оно снабжено направляющей жестко закрепленной на корпусе, и гидроцилиндром со штоком, шарнирно связанным с опорами шнековых движителей, причем ОПО1ИЛ размещены 1та направляющей с возможностью осевого перемещения вдоль последней. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая закреплена под острым углом к оси устройства. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными приводными двигателями, каждый из которых связан с одним шнековым движителем. РО 00

Известно устройство «ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК» (патент на изобретение RU 2343266 Опубликовано: 10.01.2009), содержащий корпус с расточкой в передней части, ударник, состоящий из головки и хвостовика, выполненного ступенчатым, охватывающую хвостовик гильзу, образующую с ударником со стороны торца большей ступени хвостовика торцевую камеру рабочего хода, с ударником и корпусом со стороны головки ударника кольцевую камеру рабочего хода, а между камерами рабочего хода камеру холостого хода и имеющую канал, соединяющий торцевую и кольцевую камеры рабочего хода, а также питающий канал, постоянно соединенный с камерой холостого хода, буровую коронку с каналом и переходник, при этом, снаружи средней части головки ударника выполнена проточка с возможностью периодического сообщения с расточкой в корпусе, постоянно соединенная продольными пазами с кольцевой камерой рабочего хода, при этом хвостовик ударника неподвижно закреплен в полости головки, а задняя часть гильзы выполнена открытой и имеет у торца утолщение, на котором выполнен упор, взаимодействующий с ответным упором в корпусе.

2. Погружной пневмоударник по п. 1, отличающийся тем, что хвостовик ударника имеет массу больше массы головки ударника.

Недостатком этого устройства является потребность в протяженных энергонесущих коммуникациях и как следствие потерь энергии при ее передаче на разрушение породы.

Погружной пневмоударник является наиболее близким аналогом.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство является создание бурового инструмента исключающего потери энергии на ее передачу породоразрушающим поверхностям. Задача решена тем, что устройство «Буровой инструмент» содержит корпус с внутренней полостью и снабжено твердосплавными вставками, отличается тем, что корпус установлен с возможностью вращения на оси, внутренняя полость корпуса связана с атмосферой каналами, выполненными тангенциально к оси корпуса, в оси корпуса имеются каналы, один из которых выполнен по центру и имеет сообщение с внутренней полостью корпуса и, по меньшей мере, один канал выполнен вдоль оси не по центру и имеет, по меньшей мере, одно отверстие, предназначенное для постоянного сообщения с внутренней полостью корпуса, ось внутри корпуса снабжена клапаном для своих каналов, при этом клапан имеет возможность выполнять функции поршня, и обеспечивать связь каналов оси между собой и внутренней полостью корпуса снабженной, по меньшей мере, одним нагревательным элементом обеспечивающим посредством специально для этого предназначенного ограничителя возможность перемещения клапана имеющего возможность выполнять функции поршня. Задача решается путем генерирования энергии непосредственно внутри корпуса бурового инструмента и использования этой энергии посредством выходных каналов корпуса.

Сущность полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3.

Устройство для образования скважин «Буровой инструмент» содержит корпус 1. Корпус 1 имеет внутреннюю полость. Корпус 1 снаружи снабжен твердосплавными вставками 2. Внутренняя полость корпуса 1 посредством каналов 3 выполненных тангенциально к оси корпуса, связана с атмосферой. Корпус 1 установлен с возможностью вращения на оси 4. В оси 4 выполнены: центральный канал 5, периферийные каналы 6. Канал 5 предназначен для входа воды. Каналы 6 имеют выходы 7 обеспечивающие сообщение каналов 6 с внутренней полостью корпуса 1. Во внутренней части корпуса 1 каналы 5, 6 оси 4 закрыты клапаном-поршнем 8, который удерживается фиксатором 9 выполняющим роль ограничителя. Фиксатор 9 связан жестко с упором 10 нагревательного элемента 11 установленного в корпусе 1 и подключенного к вводам 13 электросети. Возможность перемещения фиксатора 9 ограничена клапаном-поршнем 8, упором 10 и сквозным пазом в оси 4. Кроме того, сквозной паз в оси 4 обеспечивает сообщение внутренней полости корпуса 1 и пространства над клапаном-поршнем 8. В случае применения в конструкции, нагревательный элемент 12 установлен в корпусе 1 и подключен к вводам 13 электросети. Нагревательные элементы 11, 12 выполнены таким образом, что допускают перемещение пара внутри корпуса 1.

Функционирование бурового инструмента происходит в следующей последовательности.

При подаче напряжения к нагревательным элементам 11, 12 последние разогреваются, увеличиваются линейно. Линейное увеличение нагревательного элемента 11 приводит к тому, что упор 10 сдвигается. Соответственно, вдоль сквозного паза в оси 4, сдвигается жестко связанный с упором 10 фиксатор 9. Под напором воды в канале 5 сдвигается клапан-поршень 8. Вода заполняет полость, освобожденную клапаном-поршнем 8 и попадает в каналы 6. Далее вода через выходы 7 из каналов 6 попадает на нагревательный элемент 11 и начинает испаряться. В случае применения в конструкции, нагревательный элемент 12 подогревает пар, что используется для повышения эффективности. Давление внутри корпуса 1 увеличивается. В результате увеличения давления в полости корпуса 1 и соответственно в пространстве над клапаном-поршнем 8 последний возвращается в исходное положение, при этом происходит подача воды в каналы 6 и интенсивный впрыск воды на нагревательный элемент 11. Обильное испарение воды на нагревательном элементе 11 приводит к образованию рабочего тела - пара внутри корпуса 1. Дополнительно, в случае использования нагревательного элемента 12 происходит перегрев пара, что повышает эффективность. По каналам 3 рабочее тело истекает наружу, создавая вращательный эффект, за счет силы давления рабочего тела на стенки скважины и реактивной силы. Поворот корпуса 1 приводит к разрушению грунта твердосплавными вставками 2 т.е. совершению работы. После испарения воды на нагревательных элементах, последние остывают и принимают прежний линейный размер, т.е. система возвращается в исходное положение и затем процесс может повторяется.

За счет генерирования энергии пара внутри корпуса бурового инструмента и использования этой энергии посредством выходных каналов корпуса обеспечивается совершение механической работы. Это исключает потери на транспортирование пара.

Буровой инструмент, содержащий корпус с внутренней полостью и снабженный твердосплавными вставками, отличающийся тем, что корпус установлен с возможностью вращения на оси, внутренняя полость корпуса связана с атмосферой каналами, выполненными тангенциально к оси корпуса, в оси корпуса имеются каналы, один из которых выполнен по центру и имеет сообщение с внутренней полостью корпуса и, по меньшей мере, один канал выполнен вдоль оси не по центру и имеет, по меньшей мере, одно отверстие, предназначенное для постоянного сообщения с внутренней полостью корпуса, ось внутри корпуса снабжена клапаном для своих каналов, при этом клапан имеет возможность выполнять функции поршня и обеспечивать связь каналов оси между собой и внутренней полостью корпуса, снабжённой, по меньшей мере, одним нагревательным элементом, обеспечивающим посредством специально для этого предназначенного ограничителя возможность перемещения клапана, имеющего возможность выполнять функции поршня.

РИСУНКИ