Пневмоударный расширитель

 

Изобретение относится к погружным буровым снарядам для проходки скважин большого диаметра за два прохода в подземных условиях по породам средней и высокой крепости. Цель - повышение надежности работы расширителя. Корпус 1 расширителя имеет клапанную коробку 5, осевой канал (К) 6 для подвода воздуха, разрядные отверстия 20 и ложементы (Л) 10, в которых установлены коронки 9. Хвостовиком в корпусе 1 закреплен передний направляющий фонарь 7. В хвостовике фонаря 7 выполнены гнездо 12, кольцевая проточка (КП) 16 на боковой поверхности и радиальный К 15, соединяющий гнездо 12 с КП 16. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 17, выточки 18 и соединенные через нее с радиальным отверстием 17 продольные К 19. Полость КП 16 соединена с радиальными отверстиями 17, а К 19 - с Л 10. В осевом К 6 установлена центральная трубка (ЦТ) 13 с закрепленными на ее концах уплотнительными элементами в виде упругих колец 14 и 23. Задним концом ЦТ 13 размещена в коробке 5 с выходом из нее, а передним концом - в гнезде 12. Полость ЦТ 13 соединена с К 15 хвостовика. От прямоточного тракта става буровых штанг в ЦТ 13 подается сетевой воздух, а из нее воздух поступает в К 15, сообщающийся с КП 16, которая охватывает отверстия 17 в корпусе 1. Из отверстий 17 сжатый воздух поступает в выточку 18 и через К 19 в Л 10. Величина расхода сжатого воздуха на продувку Л 10 переменная и зависит от глубины внедрения коронок 9 в породу или величины их хода. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Al (SII 4 1. 21 В 7/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4301991/23-03 (22) 02.09.87 (46) 30.09.89. Бюл. Р 36 (71) Институт горного дела СО .АН СССР (72) Н.А.Беляев и И.И.Болотнов (53) 622.24.05 1.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1167293, кл. Е 21 В 7/28, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1167294, кл. Е 21 В 7/28, 1983. (54) ПНЕВМОУДАРНЬЙ РАСЫИРИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к погружным буровым снарядам для проходки скважин больыого диаметра за два прохода в подземных условиях по породам средней и высокой крепости. Цель— повышение надежности работы расширителя. Корпус 1 расширителя имеет клапанную коробку 5, осевой канал (К) 6 для подвода воздуха, разрядные отверс;тия 20 и ложементы (Л) 10, в которых установлены коронки 9. Хвостовиком в корпусе 1 закреплен передний направ- .. ляющий фонарь 7. В хвостовике фонаря

7 выполнены гнездо 12, кольцевая проточка (КП) 16 на боковой поверхности

Изобретение относится к погружным буровым снарядам для проходки скважин. большого диаметра за два прохода в подземных условиях по породам средней и высокой крепости, а конретно к пнев моударным расширителям скважин, у которых ударные механизмы размещены в общем корпусе и имеют воздухораспределительное устройство, обеспечиваю2 и радиальный К 15, соединяющий гнездо 12 с KII 16. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 17, выточки 18 и соединенные через них с радиальным отверстием 17 продольные К 19. Полость КП 16 соединена с радиальными отверстиями 17, а К 19 — с JI 10.

В осевом К 6 установлена центральная трубка (ЦТ) 13 с закрепленными на ее концах.уплотнительными элементами в виде упругих колец 14 и 23. Задним концом ЦТ 13 размещена в коробке 5 с выходом из нее, а передним. концом — в гнезде 12. Полость ЦТ 13 соединена с К 15 хвостовика. От прямоточного тракта става буровых штанг в ЦТ 13 подается сетевой воздух, а из нее воздух поступает в К 15, со-. общающиеся с КП 16, которая охватывает отверстия 17 в корпусе 1. 1И отверстий 17 сжатый воздух поступает в выточку 18 и через К 19. в Л 10.

Величина расхода сжатого воздуха на продувку Л 10 переменная и зависит от глубины внедрения коронок 9 в породу или величины их хода. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. щее синхронную работу нескольких поршней-ударников.

Цель изобретения — повышение надежности работы расширителя.

На фиг. 1 изображен ппевмоударный расширитель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фнг.3 — узел крепления заднего конца центральной трубки; на фиг. 4 — узел

3 151151 крепления переднего конца центральной трубки.

Пневмоударный расширитель содержит корпус 1 с ударными поршнями 2, воз5 духораспределительное устройство с плоским клапаном 3, размещенным между седлом 4 и клапанной коробкой 5, осевой канал 6 для подвода воздуха в камеры обратного хода поршней 2, расположенный в центральной части корпуса 1, сменный передний направляющий фонарь 7, удерживаемый шпонкдй 8, коронки 9, установленные в ложементах 10. На хвостовике фонаря 7 имеется бурт 11 для посадки коронок 9.

Концентрично осевбму каналу б и гнезду 12, выполненному в торце хвостовика фонаря 7, размещена центральная трубка 13, задний конец которой эа- 20 креплен в клапанной коробке 5, а на ее переднем конце неподвижно установлен уплотнительный элемент, выполненный в виде упругого кольца 14, сопрягающегося с гнездом 12, которое сое- 25 динено каналами 15 с наружной проточкой 16 на хвостовике фонаря 7, охва-. тывающей радиальные отверстия 17 в корпусе 1. Отверстия 17 через выполненные в корпусе 1 выточку 18 и про- 30 дольные каналы .19 соединены с ложе ментами 10. Соосно каждому радиальному отверстию 17 в корпусе 1 на уровне выточки 18 имеется дополнительное разрядное блокировочное отверстие 20.

На заднем конце центральной трубки 13 выполнен опорный поясок 21 (фиг. 3), на котором установлены шайба 22 с . рифленой поверхностью и уплотнительный элемент, выполненный в виде упру- 40 гого кольца 23. Шайба 22 и упругое кольцо 23 также установлены симметрично относительно перегородки 24 клаклапанной коробки 5, а на гладкую поверхность шайбы 22 развальцована торцовая часть 25 заднего конца центральной трубки .13 ° центральная трубка 13 входит в отверстие перегородки 24 с зазором, снизу и сверху отверстия имеются скосы для заполнения материалом (например, резиной) деформиругощегося упру-, roro кольца 23, плотно посаженного на центральную трубку 13. Для повышения надежности фиксирования упругого коль.ца 23 на центральной трубке 13 риф55 леная поверхность шайбы 22 сопрягается с упругим кольцом 23 и обеспечивает долговечность крепления цент6 4 ральной трубки 13 с заданным начальным усилием обжатия ее упругим кольцом 23. Предусмотренный зазор между отверстием перегородки 24 и центральной трубкой 13 предохраняет последнюю от жесткого контакта с перегородкой 24 и компенсирует ее отклонения от центральной оси корпуса 1.

При использовании стандартных тон-. костенных трубок 13 для питания сете;вым воздухом опорный поясок 21 выпол.-. нен раскаткой и имеет правильную форму овального кольца, что упрощает технологию изготовления центральной трубки 13 и снижает материалоемкость йзделия, так как трубка 13 не подвергается механической обработке, кроме раскатки. Раскаткой выполнены и два пояска 26 (фиг. 4) .на переднем участке цент- ральной трубки 13, между которыми не подвижно размещен упругий элемент 14, контактирующий с гнездом 15, в котором выполнены заходные фаски. При размещении упругого элемента 14 на пе-. реднем участке центральной трубки 13 не требуется ее чистовая обработка, а упругий элемент уплотняет воздухоподводящий тракт, камеру обратного хода и предохраняет трубку 13 от по-.. ломок.. В период эксплуатации расширителя центральная трубка 13 постоянно находится внутри корпуса 1 расширителя.и тем самым защищена от механичес" ких повреждений.

Наружная проточка 16 (фиг. 1) на хвостовике фонаря 7 охватывает радиальные отверстия 17 в корпусе 1 при любом положении продольного хода фонаря 7.

Продольные канайгг 19 (фиг. 2) выполнены около посадочных отверстий под хвостовики коронок 9, в зоне. сниженных контактных напряжений, со сто-, роны боковых выступов ложементов 10, так как зона повышенных контактных напряжений заключена между выступами ложементов 10., около радиуса, проходящего через центр коронки 9 к цент,ру расширителя, в посадочном отверстии хвостовиков коронок 9 и подверже .на большим контактным напряжениям, создаваемым реактивной силой, отжимающей коронки 9 от стенки скважины.

I 1

В зависимости от калибра расшири теля внутренний диаметр центральной трубки 13 подбирается с учетом задан5 15115 ного расхода воздуха для постоянной продувки ложементов 10. После центральной трубки 13 каналы 15 — 19 не соосны друг с другом, ввиду резкого изменения направления течения потока воздуха увеличиваются местные сопротивления. Чтобы сохранить заданный расход воздуха у ложементов 10, площадь внутреннего проходного сечения каждого последующего звена воздухоподводящего тракта, от центральной трубки 13 до ложементов 10, увеличена по отношению к предыдущему.

Расширитель скважин работает следующим образом.

Сжатый .воздух подается воздухораспределительным устройством (фиг.l) попеременно в камеры рабочего и холостого хода рабочих цилиндров корпуса 1 2( и приводит в возвратно-поступательное движение ударные поршни 2. Для прямого хода ударных поршней 2 сжатый воздух поступает непосредственно изпод клапана 3, а выхлоп производится 25 в конце рабочего хода ударных поршней 2 через разрядные окна в стенке рабочих цилиндров корпуса 1. Для осуществления холостого хода ударных поршней 2 сжатый воздух поступает от открытой щели над клапаном под поршни 2 через осевой канал 6 и радиальные впускные отверстия в конце осево .го канала 6. В период обратного хода порыней 2 .отсечная кромка открывает, радиальные окна в стенке рабочего ци."линдра корпуса 1, происходит выхлоп отработанного воздуха. Клапан 3 перекидывается и садится на опорный кольцевой поясок коробки 5, происходит впуск сжатого воздуха из-под клапана

3 в камеру прямого хода поршней 2.

Цикл повторяется. При прямом ходе ударные поршни 2 наносят удары по буровым коронкам 9., последние разрушают забой расширяемой скважины.

Для устранения попадания буровой мелочи и кусочков породы на посадочное место под головки коронок 9 в ложементы 10 подается сетевой воздух, обеспечивая их постоянную продувку.

Подача сетевого воздуха производится от прямоточного тракта става буровых . штанг в центральную трубку 13. От центральной трубки 13 воздух поступает в каналы 15, сообщающиеся с наружной проточкой 16 на хвостовике фонаря 7, которая охватывает радиальные отверстия 17 в корпусе 1. От отверсl6 б тий 17 сжатый воздух поступает в выточку 18 и через продольные каналы 19 — в ложементы 10. Величина расхода сжатого воздуха на продувку .ложементов 10 переменная. Она зависит от глубины внедрения коронок 9 в породу или величины их хода. При отходе головок коронок 9 от посадочного места на величину более 3 мм расход воздуха через открытые продольные каналы 19 достигает максимальной величины, усиливая продувку ложемен1 тов 10 и охлаждение забойной.:асти коронок 9. При подъеме расширителя или ,исчезновении опоры перед коронками 9 они перемещаются вперед до упора в бурт 11. В этот период кромки хвостовиков коронок 9 открывают разрядное отверстие 20. Давление в камере обратного хода резко падает, усиливается продувка ложементов 10 и забоя скважинь1, поршни автоматически останавливаются. При перемещении коронок 9 назад до посадочных мест головок полости выточек 18, продольных каналов 19 и дополнительных разрядных отверстий 20 перекрываются хвостовиками коронок 9 . Расширитель автоматически .включается в нормальный режим работы. формула изобретения

1. Пневмоударный расширитель, включающий корпус с клапанной коробкой, осевым каналом для подвода воздуха, разрядными отверстиями и ложементами, передний направляющий фонарь, закрепленный хвостовиком в корпусе, и коронки„ установленные в ложементах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы расширителя, он снабжен центральной трубкой с закрепленными на ее концах уплотнительными элементами, в хвостовике выполнено гнездо, кольцевая проточка на боковой поверхности и радиальный канал, соединяющий гнездо с кольцевой проточкой, а в корпусе выполнены радиальные отверстия, выточки и соединенные через выточку. с радиальным отверстием продольные каналы, при этом полость кольцевой проточки соединена с радиальными отверстиями, а продольные каналы — с ложементами, причем центральная труб ка установлена в осевом канале и размещена задним концом в клапанной ко15 ) 1516 робке с выходом из нее, а передним концом - в гнезде хвостовика фонаря и соединена своей полостью с его радиальным каналом.

2. Расширитель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, ч то продольные каналы каждого ложемента размещены симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через продольные оси корпуса и ложемента.

3 ° Расширитель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что соосно с каждым радиальным отверстием в корпусе на уровне выточки выполнено дополнительное разрядное .отверстие.

4. Расширитель по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю шийся тем, что уплотнительный элемент выполнен .в виде упругого кольца и установлен соосно на центральной трубке,, а центральная трубка снабжена шайбами с рифлеными поверхностями на одной стороне и выполнена с упорными поясками, при этом уплотнительный элемент заднего конца центральной трубки размещен между двумя шайбами, обращенными к .нему рифлеными поверхностями, а уплотнительный элемент переднего конца центральной трубки установлен между упорными поясками, причем задний конец центтральной трубки со стороны торца развальцован на верхнюю шайбу, а нижняя шайба установлена с опорой на упорный поясок.

5. Расширитель по пп. 1 — 4, о тл и ч а ю шийся тем, что упорный поясок выполнен в форме правильного овального кольца.

15l! 516

А-А

15! 1516

Составитель Л.Черепенкина

Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Заказ 5882/40 "

Тираж 514

Подписное

ВНИЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101