Погружной пневмоударник для бурения скважин

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к буровым агрегатам, и может быть использовано для образования скважин в породах различной крепости ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник содержит цилиндр, расположенный в нем поршень-ударник, который делит полость цилиндра на камеры рабочего и холостого ходов, распределительную трубку ступенчатой формы, на малой ступени которой с выходом на ее торец выполнены продольные пазы, при этом малая ступень при перемещении поршня-ударника находится постоянно в выхлопном канале последнего. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к погружным ударным механизмам для бурения взрывных скважин в породах различной крепости.

Известен погружной пневмоударник, содержащий цилиндр с переходником и буксой, в котором закреплена трубка с радиальным и осевым каналами и меньшая ступень которой входит и выходит из выхлопного отверстия поршня-ударника в процессе работы [1] Недостатком этого пневмоударника является ненадежность в работе из-за поломки трубки, потому что она выходит из выхлопного отверстия в поршне в процессе бурения. А так как точность выполнения трубки и отверстия в поршне высокая, то малейший перекос приводит к изгибу и поломке участка с меньшим диаметром распределительной трубки и выходу из строя всего пневмоударника.

Также известен погружной пневмоударник, содержащий цилиндр с буксой под коронку и переходник с распределительной трубкой ступенчатой формы, у которой радиальные каналы вскрыты поперечными пазами, а нижний торец выходит при прямом ходе в центральную расточку поршня-ударника в процессе бурения [2] Недостатком этого пневмоударника также является небольшой срок службы и ненадежность в процессе эксплуатации из-за выхода трубки из выхлопного отверстия поршня-ударника и поломки участка с меньшим диаметром трубки.

Цель изобретения повышение надежности и увеличение срока службы пневмоударника с центральным воздухораспределением путем постоянного расположения части трубки в выхлопном отверстии поршня-ударника.

Цель достигается тем, что в погружном пневмоударнике, содержащем цилиндр, на одном конце которого закреплена букса с коронкой, а на другом переходник с распределительной трубкой ступенчатой формы, торец меньшей ступени которой является нижней отсечной кромкой воздухораспределительного механизма и подвижный поршень-ударник, разделяющий полость цилиндра на камеры рабочего и холостого ходов с системой каналов, попеременно соединяющих внутренние камеры с камерами рабочего и холостого хода и выхлопным отверстием, при этом меньшая ступень распределительной трубки снабжена несколькими продольными пазами, вскрытыми боковой и торцовой поверхностями, а расстояние между верхней кромкой камеры рабочего хода и плоскостью выхода выхлопного отверстия во внутреннюю камеру поршня-ударника в конце рабочего хода по меньшей мере равно расстоянию между нижней отсечной кромкой меньшей ступени трубки и верхней кромкой камеры рабочего хода, а также продольные пазы малой ступени трубки выполнены с переменной глубиной по длине, уменьшающейся в сторону от ее торца, а их длина не меньше половины длины малой ступени трубки.

На фиг. 1 изображен пневмоударник, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Предлагаемый пневмоударник содержит цилиндр 1, на одном конце которого закреплены с помощью пружины 2 переходник 3 с буксой 4, в которой закреплены хвостовик 5 буровой коронки 6 с твердосплавными вставками 7 и продувочным каналом 8. На другом конце цилиндра 1 с помощью пружины 9 закреплен переходник 10 с воздухораспределительной трубкой 11, которая выполнена ступенчатой формы, на большей ступени которой выполнено осевое центральное отверстие 12, соединяющееся с несколькими сквозными радиальными каналами 13, а малая ступень 14 снабжена несколькими продольными пазами 15 с выходом на торец 16. Внутри цилиндра 1 установлен подвижный поршень-ударник 17, разделяющий внутреннюю полость цилиндра 1 на камеры рабочего хода 18 и холостого хода 19. В поршне-ударнике выполнены внутренние полости 20, 21, которые через систему каналов 22-25, соединяют попеременно камеры 18 и 19 с выхлопным отверстием 26. Торец малой ступени 14 трубки 11 находится на расстоянии Х от верхней отсечной кромки 27 камеры 18 рабочего хода, а плоскость 28 выхода отверстия 26 в полость 21 находится на расстоянии Y от верхней кромки 27 камеры 18 рабочего хода в конце рабочего хода.

Работа предлагаемого пневмоударника осуществляется следующим образом.

Собранный пневмоударник переходником 10 крепится к ставу буровых штанг, через внутреннюю полость которых подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент. Сжатый воздух через осевое отверстие 12, каналы 13 попадает в полость 20 и через каналы 22 и 23 в камеру 19 холостого хода, и поршень-ударник 17 начинает двигаться вверх. После того как каналы 13 войдут в полость 21, воздух через каналы 24 и 25 поступает в камеру 18 рабочего хода, давление в ней становится больше, поршень-ударник 17 останавливается, не доходя до верхней отсечной кромки 27 на некоторую величину, начинает двигаться с ускорением в обратном направлении и в конце рабочего хода наносит удар по хвостовику 5 коронки 6, входит в полость 21. При движении поршня-ударника 17 вниз его ударная часть находится выше центрального отверстия переходника 3 и через него воздух из камеры 19 рабочего хода через канал 8 удаляется на забой скважины. После удара поршень-ударник 17 начинает двигаться вверх и цикл повторяется. Из камеры прямого хода воздух удаляется через пазы 15 и отверстие 26 поршня-ударника 17.

Благодаря условию, что расстояние между верхней отсечной кромкой 27 камеры 18 и торцом 16 малой ступени 14 трубки 11 выполнено равным (Х Y) расстоянию между отсечной кромкой 27 камеры 18 и полостью 28 входа отверстия 26 в полость 21 поршня-ударника 17, позволяет малой ступени 14 трубки 11 постоянно находиться в отверстии 26 поршня-ударника 17, что исключает поломку последней в процессе работы из-за удара при входе трубки о поршень-ударник. Кроме того пазы 15 на трубке должны быть выполнены не меньше половины ее длины, что обеспечивает нормальное время освобождения камеры рабочего хода от отработанного энергоносителя в процессе работы. Если соотношение выполнить X<Y, то торец 16 трубки 11 выйдет в полость 21 и при прямом ходе на большой скорости ударится о плоскость 28, что и приводит к поломке трубки 11.

Практическое использование предлагаемого решения подтвердило правильность предлагаемого варианта, полностью исключив преждевременный выход из строя пневмоударника по вине поломки распределительной трубки.

Использование изобретения позволило увеличить срок службы пневмоударника вы 1,5-2 раза по сравнению с известными аналогами погружных пневмоударников известной конструкции.

Формула изобретения

ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащий цилиндр, на одном конце которого закреплена букса с коронкой, а на другом - переходник с распределительной трубкой ступенчатой формы, торец малой ступени которой является нижней отсечной кромкой воздухораспределительного механизма, и подвижный поршень-ударник с системой каналов и внутренних камер для попеременного соединения с выхлопным отверстием, камеры рабочего и холостого ходов, отличающийся тем, что на боковой поверхности малой ступени распределительной трубки выполнены несколько продольных пазов на торец последней, при этом расстояние между верхней кромкой камеры рабочего хода и нижней кромкой внутренней камеры поршня-ударника, сообщающаяся с выхлопным каналом в конце рабочего хода, по меньшей мере равно расстоянию между нижней отсечной кромкой малой ступени распределительной трубки и верхней кромкой камеры рабочего хода при том же положении поршня-ударника.

2. Пневмоударник по п.1, отличающийся тем, что продольные пазы на малой ступени распределительной трубки выполнены с переменной по длине глубиной, уменьшающейся в сторону от торца малой ступени распределительной трубки.

3. Пневмоударник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что длина пазов по меньшей мере равна половине длины малой ступени распределительной трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2