Щелеобразователь

Полезная модель относится к горному делу - к разрушению горных пород и угля гидромеханическим способом или ориентированным гидроразрывом. Устройство включает цилиндрический корпус с внутренним пазом, в котором установлены режущие органы, соединенный с ними гидравлический толкатель с пружиной возврата и клапан управления подачей воды на режущие органы. Снаружи цилиндрического корпуса перпендикулярно к внутреннему пазу выполнена проточка, в которой шарнирно установлен рычаг. Один конец рычага взаимодействует с корпусом одного из режущих органов, а другой - с указанным клапаном. Обеспечивается надежная эффективная работа режущих органов при нарезании инициирующих щелей на стенках скважин с оптимальным расходом воды за счет ее автоматической подачи только во время нарезания и упрощения конструкции.

4 ил.

Техническое решение относится к горному делу, а именно к разрушению горных пород и угля гидромеханическим способом или ориентированным гидроразрывом, и может быть использовано для образования в стенках скважин инициирующих щелей.

Известно устройство для образования поперечных полостей на стенках скважин по а.с. СССР №1790674, Е21С 37/00, опубл. в БИ №3, 1993, включающее толкатель с шарнирно закрепленными на нем режущими органами и упорную направляющую. Толкатель выполнен с наконечником в форме двузубой вилки, между зубьями которой перекрестие установлены режущие органы, а упорная направляющая выполнена в форме стакана, с продольными окнами для выхода режущих органов и донными перекрестными оппозитными уклонами для разворота режущих органов. Толкатель установлен в стакане с возможностью упора зубьями вилки в его дно в конце рабочего хода и подпружинен относительно стакана.

К недостаткам известного устройства следует отнести большой расход жидкости, непрерывно подаваемой на промывку щели и скважины независимо от того, производится нарезание щели или нет.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является щелеобразователь винтовый ЩB-90 (В.И.Клишин «Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. - Новосибирск, изд. Наука. - 2002. - С.140-145), который выполнен

из двух частей: приводной головки и головки режущих органов с золотниковой промывкой. Приводная головка щелеобразователя состоит из стакана, по оси которого установлен неподвижно поршень с каналом для подвода воды для обеспечения рабочего движения цилиндру и к клапанам управления подачей воды на режущие органы. Цилиндр, снабженный пружиной возврата, играет роль толкателя и служит для преобразования поступательного движения во вращательно-поворотное трех валов, имеющих винтовую закрутку и обеспечивающих выдвижение резцовой части режущих органов.

К недостаткам известного устройства следует отнести следующее:

1. Большой расход воды, которая непрерывно подается на режущие органы и в скважину независимо от того, нарезают режущие органы щель или вращаются вхолостую, а вода при этом в избытке выливается через скважину в забой.

2. Сложность конструкции - наличие большого количества соединений, узлов и деталей, что существенно снижает надежность работы устройства.

Технической задачей предлагаемого решения является обеспечение надежной эффективной работы режущих органов при нарезании инициирующих щелей на стенках скважин с оптимальным расходом воды за счет ее автоматической подачи на режущие органы только во время резания и упрощения конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в щелеобразователе, включающем цилиндрический корпус с внутренним пазом, в котором установлены режущие органы, гидравлический толкатель с пружиной возврата, соединенный с режущими органами, и клапан управления подачей воды на режущие органы, согласно техническому решению снаружи цилиндрического корпуса перпендикулярно к внутреннему пазу выполнена проточка, в которой шарнирно установлен рычаг, один конец которого

взаимодействует с корпусом одного из режущих органов, а другой - с клапаном управления подачей воды на режущие органы.

Благодаря одновременному взаимодействию рычага, установленного указанным образом одним концом с корпусом одного из режущих органов, а другим с клапаном управления подачей воды на режущие органы, осуществляется автоматическая подача воды или отключение подачи воды на промывку, т.е. автоматическое перекрытие и открытие указанного клапана. В результате обеспечивается эффективная работа по резанию инициирующих щелей на стенках скважины с оптимальным расходом воды. При этом конструкция устройства, по сравнению с прототипом, значительно проще, а следовательно, надежнее.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами фиг.1-4, где:

на фиг.1 схематично изображен общий вид щелеобразователя, продольный разрез;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2.

Щелеобразователь включает цилиндрический корпус 1 (фиг.1, 2) с внутренним пазом 2 (фиг.1, 2), в котором установлены гидравлический толкатель 3 с пружиной возврата (на фиг. не показана), соединенный с режущими органами 4. Перпендикулярно к внутреннему пазу 2 снаружи цилиндрического корпуса 1 выполнена проточка 5 (фиг.2), в которой шарнирно установлен рычаг 6, один конец которого взаимодействует с корпусом одного из режущих органов 4 (фиг.2, 3), а другой - с клапаном 7 (фиг.4) управления подачей воды на режущие органы 4 (далее - клапан 7) через поршень 8 (фиг.2, 4) с цилиндрическим стержнем 9. Режущие органы 4 соединены с гидравлическим толкателем 3 осью 10 (фиг.1, 2) и перемещаются из продольного положения в поперечное за счет скольжения их тыльных частей по наклонным торцевым плоскостям 11 (фиг.1) внутреннего паза 2.

Работа устройства осуществляется в следующей последовательности. Перед началом нарезания инициирующей щели включают подачу воды по ставу труб на устройство. Вода доходит до клапана 7, который закрыт и не пропускает воду в скважину. При начале вращения устройства включается гидравлический толкатель 3, соединенный с режущими органами 4 осью 10. При этом режущие органы 4, перемещаясь тыльной частью корпусов по наклонным торцевым поверхностям 11 внутреннего паза 2, выдвигаются за пределы цилиндрического корпуса 1 устройства и врезаются в стенки скважины с силой Р резания (фиг.3). При этом возникает изгибающий момент, равный силе Р резания, умноженной на длину от точки приложения силы Р резания до оси 10. Составляющей этого момента является сила Q (фиг.2), с которой корпус одного режущего органа 4 упирается в рычаг 6. Другой конец рычага 6 передает на клапан 7 усилие Q₁ через поршень 8 с цилиндрическим стержнем 9. Поршень 8, перемещаясь вдоль своей оси, упирается цилиндрическим стержнем 9 в шарик клапана 7 и включает подачу воды на промывку.

По окончании нарезания инициирующей щели сила Р резания исчезает, рычаг 6 освобождает поршень 8, клапан 7 закрывается. Подача воды прекращается.

Щелеобразователь, включающий цилиндрический корпус с внутренним пазом, в котором установлены режущие органы, гидравлический толкатель с пружиной возврата, соединенный с режущими органами, и клапан управления подачей воды на режущие органы, отличающийся тем, что снаружи цилиндрического корпуса перпендикулярно к внутреннему пазу выполнена проточка, в которой шарнирно установлен рычаг, один конец которого взаимодействует с корпусом одного из режущих органов, а другой - с клапаном управления подачей воды на режущие органы.