Щелеобразователь

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для отбойки горных пород. Цель изобретения - расширение технологических возможностей щелеобразователя за счет обеспечения возможности создания щелей на различных уровнях по глубине скважины под углом к ее оси и последующего гидроразрыва пород в плоско

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 Е 21 С 37/00,37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4741 1 12/03 (22) 16.08,89 (46) 23.06.92. Бюл. Гл 23 (72) А.И.Хрипков и Т.С.Хрипкова (53) 622,234.5(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

tk 1319669, кл, Е 21 С 37/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

14 1055874, кл. Е 21 С 37/00, 1982.. Ж „, 1742474 А1 (54) ЩЕЛЕОБРА308АТЕЛЬ (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для отбойки горных пород. Цель изобретения — расширение технологических возможностей щелеобра. зователя за счет обеспечения возможности создания щелей на различных уровнях по глубине скважины под углом к ее оси и последующего гидроразрыва пород в плоско1742474

15

25

30 стях щелей. Щелеобразовэтель состоит из корпуса (К) 1, средняя часть которого находится в эластичной трубчатой оболочкеЩ 2.

Хвостовик К 1 жестко соединен с узлом предварительной фиксации; состоящим из ступицы 3, упоров 4. В головной части К 1 находится несущее приспособление, содержащее дополнительную шайбу 9 и диск 10 со сферическим гнездом. между которыми на осях 11 свободно установлены резцы (Р) 12, взаимодействующие с толкателем 13. Несущее приспособление посредством шарового насадка соединено с узлом поворота Р 12, состоящим из установочной шайбы 6, шарнирно вакрепленной на оси 7 и зафиксированной штифтом 8. В К 1 размещен механизм повышения давления жидкости, состоящий из толкателя поршня 18, жестко

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке во взрывоопасных зонах, а также при добыче ценных строительных материалов и полезных ископаемых путем разделения массива на отдельные блоки.

Известно устройство, включающее корпус с опорной пятой на торце, поворотные оси с резцами, установленные на корпусе параллельно и эксцентрично его продольной оси, элемент вращения корпуса, механизм поворота осей со взводом пружиной, где корпус выполнен в виде полого цилиндра со сквозным осевым отверстием на торце, противоположном торцу с опорной пятой.

Данное устройство, имеет ряд технических недостатков, связанных с ограничением в применении его при образовании щелей непосредственно от забоя. Вывод резцов осуществляется при помощи подачи бурильных штанг от гидравлического действия бурильного станка и независимо от скорости вращения.

Наиболее близким является устройство для образования зародышевых трещин в скважинах, включающее корпус, на оси которого на подшипниках установлен цилиндр с приспособлением для распора стенки скважины в виде поршня с возвратной пружиной и кулачками, стянутыми пружинным кольцом. В торцовой части корпуса параллельно и эксцентрично его оси установлены ось-шестерня.. на которой закреплен рабочий орган, и находящаяся в 35 зацеплении с осью-шестерней двойная шестерня. Обе эти шестерни являются сателсвязанного с валом, и поршня 19, внутри которого размещена шайба 20. поджатая пружиной 21, упирающейся в распределительную шайбу 22. В шпур 23 помещают щелеобразователь, соединенный с приводом вращения. При вращении возникает сила трения от. взаимодействия шайбы 9 с шайбой 6, Из-за трения К 1 стремится провернуться. Упоры 4 внедряются в стенки шпура и удерживают К 1. Толкатель 13 действует на Р 12; выдвигая их, Неподвижная часть — толкатель 6 поршня 18 — действует на поршень 19, перекрывая отверстие 15, создавая давление захваченной жидкости и действуя через шайбу 20 на пружину 21, которая, сжимаясь, создает давление до момента вскрытия отверстия 16. 4 ил. литами планетарной зубчатой передачи. центральным зубчатым колесом которой является двухсекторное зубчатое колесо, поджатое торцом к тормозной втулке гайкой через пружину, при этом образуется фрикционное зацепление.

Недостатками известного устройства являются принцип вывода рабочего органа, основанный на передаточном числе зубчатых колес и зависимый от степени износа фрикционного зацепления, и узкая технологическая направленность его работы.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей щелеобразователя за счет обеспечения возможности создания щелей на различных уровнях по глубине скважины под углом к ее оси и последующего гидроразрыва пород в плоскостях щелей. . Указанная цельдостигается тем.что щелеобразователь снабжен узлов предварительной фиксации корпуса в скважине. выполненным ввиде упоров,,шарнирно закрепленных на торце корпуса оппозитно забойному и установленных с возможностью вывода при вращении корпуса за его пределы в плоскости, перпендикулярной про- . дольной оси, механизмом повышения давления жидкости в каналах ее распределение и механизмом изменения плоскости распо.;ожения резцов, при этом распорный элемент выполнен в аиде эластичной трубчатой оболочки, охватывающей корпус и герметично вмонтированной концами нэ его ооковой поверхности, корпус с осевой цилиндрической полостью. механизм повышения давления жидкости — в виде поршня

1742474 в форме стакана, установленного в осевой цилиндрической полости корпуса коаксиально на валу с возможностью продольного перемещения, обращенного открытым торцом в сторону забойного торца, шайбы, установленной на валу с возможностью продольного перемещения в полости поршня и подпружиненной со стороны забойного торца корпуса, толкателя поршня, распопо10 женного в полости корпуса со стороны глухого торца поршня, прилегающего к этому торцу и жестко связанного с валом с возможностью совместного. вращения, механизм изменения плоскости расположения резцов — в виде установочной шайбы, установленной между забойным торцом корпуса и несущим приспособлением.. с возможностью попеременного сообщения каналов подвода и распределения жидкосоответственно в положении, удаленном и приближенном к забойному торцу корпуса, причем узел поворота резцов выполнен в виде шарового насадка на конце вала, размещенного за забойным торцом корпуса и имеющего сферические углубления, несущее приспособление — в виде соосно установленных друг над другом и жестко связанных между собой с образованием сферического гнезда под шаровой насадок 30 диска и дополнительной шайбы, а резцы установлены между диском и дополнительной шайбой и выполнены с выпуклостями на внутренних поверхностях для установки в

35 сферическом углублении в исходном положении резцов.

Принцип предлагаемой конструкции позволяет расширить технологические возможности щелеобразователя, последова40 тельно совместив в себе как механические, так и гидравлические узлы, осуществляющие процесс гидрораэрыва.

Фиксированная установка устройства.

его узла образования концентраторов напряжений осуществляет создание направ- 45 ленной трещины под разными углами относительно продольной оси скважины при минимальных технических затратах, На фиг. 1 показаны основные узлы устройства в положении начального вывода ре50 жущих элементов, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3— разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 — то же, резцы находятся в исходном состоянии.

Щелеобразователь Хрипкова состоит из корпуса 1, средняя часть которого находится в эластичной трубчатой оболочке 2, герметично вмонтированной концами в боковые поверхности корпуса 1, Хвостовая часть корпуса 1 жестко соединена с узлом сти с его полостью между дном и шайбой 20 предварительной фиксации, состоящим из ступицы 3, упоров 4, скрепленных крышкой

5. В головной части корпуса 1 находится механизм изменения плоскости расположе-ния резцов, состоящий. из установочной шайбы 6, шарнирно закрепленной на оси 7 и зафиксированной штифтом 8 в положении шарового насадка, имеющего дополнительную шайбу 9 и диск 10 со сферическим гнездом, между которыми на осях 11 свободно установлены резцы 12, взаимодействующие выпуклостями на внутренних поверхностях со сферическими углублениями толкателя

13, на валу которого имеется канал 14 с входным отверстием 15 и выходными отверстиями 16 и 17. В корпусе 1 размещен механизм повышения давления жидкости, состоящий из толкателя поршня 18, жестко связанного с валом, и поршня 19,. внутри которого размещена шайба 20, поджатая пружиной 21, упирающейся в распределительную шайбу 22.

Устройство работает еледующим образом.

В заранее готовый шпур 23 помещают щелеобразователь, соединенный с приводом вращения. В момент вращения возникает установленная сила трения, полученная от взаимодействия дополнительной шайбы 9 с установочной шайбой 6 с расчетом возможного выбора угла наклона механизма измене»ия плоскости расположения резцов 12. Таким образом, имея известную силу трения корпус 1 стремится провернуться вокруг своей оси, В этом случае упоры 4 внедряются.в стенки шпура 23 и надежно удерживают корпус-1 в статическом положении (эффект храповика). Дальше вращение осуществляется через толкатель 13, который действует на резцы

12, выдвигая их и тем самым разрушая стенки шпура 23, В то же время вращения неподвижная часть толкателя поршня 18 действует на поршень i9, отталкивая его, перекрывая при этом входное отверстие 15, создавая необходимое давление захва-. ченной жидкости и действуя через плотно посаженную шайбу 20 на пружину 21.

Последняя, сжимаясь, создает необходимое давление — сопротивление до момента вскрытия выходного отверстия .16. Далее жидкость попадает через распределительную шайбу 22 и через выходное отверстие

17 в зазор между корпусом 1 и оболочкой 2. раздузая последнюю.

Поступление жидкости и ее расход происходит таким образом, что к моменту максимального выдвижения резцов 12 в эластичной оболочке 2 поддерживается необходимое большее давление и.эа счет раз1742474

15 стью продольного перемещения в полости ности диаметров выходных отверстий, вы полненных в распределительной шайбе 22, жидкость заполняет зону разрыва. После того, как давление жидкости в зоне разрыва достигает критического, получают. желаемую трещину 24.

Получив ожидаемый разрыв, вращение останавливают и поворачивают устройство на 180 . обратно вращению. Таким образом возникает трение резцов 12 о породу, способствующее возврату их в исходное положение. которое надежно фиксируется замком, выполненным в виде ответных радиусов утяжеленной части резцов 12 и радиусом тол кателя 13, Формула изобретения

Щелеобразователь, включающий корпус с распорным элементом на наружной поверхности, продольный вал, соосно пропущенный сквозь корпус с возможностью вращения.и имеющий каналы для подвода жидкости и ее распределения в распорный элемент и под забойный торец корпуса, расположенное под забойным торцом корпуса несущее приспособление с одним или несколькими резцами на поворотных осях, эксцентричных относительно продольной оси корпуса, узел поворота резцов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей щелеобразователя за счет обеспечения возможности создания щелей на различных уровнях по глубине скважины под углом к ее оси и последующего гидрораэрыва пород в плоскостях щелей, щелеобразователь снабжен узлом предварительной фиксации корпуса в скважине, выполненным в виде упоров, шарнирно закрепленных на торце корпуса оппозитно забойному и установленных с возможностью вывода при вращении корпуса за его пределы в плоскости, перпендикулярной продольной оси, механизмом повышения давления жидкости в каналах ее

45 распределения и механизмом изменения плоскости расположения резцов, при этом распорный элемент выполнен в виде эластичной трубчатой оболочки, охватывающей корпус и герметично закрепленной концами на его боковой поверхности,: корпус с осевой цилиндрической полостью, механизм повышения давления жидкости в виде поршня в форме стакана, установленного в осевой цилиндрической полости корпуса коаксиально на валу с возможностью продольного перемещения, обращенного открытым торцом в сторону забойного торца, шайбы, установленной на валу с возможнопоршня и подпружиненной со стороны забойного торца корпуса, толкателя поршня, расположенного в полости корпуса со стороны глухого торца поршня, прилегающего к этому торцу и жестко связанного с валом с возможностью совместного вращения, механизм изменения плоскости расположения резцов в виде установочной шайбы, установленной между забойным торцом корпуса и несущим приспособлением с воэможностью попеременного сообщения каналов подвода и расйределения жидкости с его полостью между дном и шайбой соответственно в положении. удаленном и приближенном к забойному торцу корпуса, причем узел поворота резцов выполнен в виде шарового насадка на конце вала, размещенного за забойным торцом корпуса и имеющего сферические углубления, несущее приспособление — в виде соосно установленных друг над другом и жестко связанных между собой с образованием сферического гнезда под шаровой насадок диска и дополнительной шайбы, а резцы установлены между диском и дополнительной шайбой и выполнены с выпуклостями на внутренних поверхностях для установки в сферическом углублении в исходном положении резцов.

1742474

ФисЗ

12 иг. Ф

Составитель А.Хрипков

Техред М.Моргентал

Редактор Н.Химчук

Корректор G.Ципле

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

Заказ 2269 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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