Устройство для бурения скважин

 

Использование: в горной промышленности при бурении скважин как на открытых, так и на подземных горных работах. Сущность изобретения: устройство для бурения скважин содержит корпус с размещенным в нем шариковым вибратором с кольцевым каналом, который выполнен в продольном сечении в форме двух параллельных прямолинейных участков, сопряженных между собой по дуге окружности, угол сопряжения которой составляет 180°. Причем в корпусе шарикового вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости , каждая из которых посредством отдельного канала сообщена с центральным каналом наковальни , а одна из указанных полостей через дополнительный канал сообщена с магистралью сжатого воздуха 3 зяф-лы, 5.ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 5031655/03 (22) 10.0392 (46) 30.1293 Бюл. Nc 47-48 (76) Фальшин Фонентин Феофанова Рогач Михаил Степанович; Самойлов Юрий Александрович;

Волков Александр Павлович; Карпухин Валерий Васильевич; Кривошеев Александр Васильевич; Куц

Василий Сидорович; Полищук Александр Николаевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Использование: в горной промышленности при .бурении скважин как на открытых, так и на подземных горных работах Сущность изобретения: уст(e) RÖ (u) 2005157 1 (51) 5 Е21В4 14 Е21С3 24 ройство дпя бурения скважин содержит корпус с размещенным в нем шариковым вибратором с кольцевым каналом, который выполнен в продольном сечении в форме двух параллельных прямоли- нейных участков, сопряженных между собой по дуге окружности, угол сопряжения которой составляет

180 . Причем в корпусе шарикового вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости, каждая иэ которых посредством отдельного канала сообщена с центральным каналом наковальни, а одна из укаэанных полостей через дополнительный канал сообщена с магистралью сжатого воздуха 3 зл.ф-лы, 5,ил.

2005157

Изобретение относится к области горной промышгенности и может быть использовано для бурения скважин в породах различной крепости как на открытых, так и на подземных горных работах, в троитель- .5 стве при проходке скважин, а также в металлургии при обработке металлов, 1фвестно устройство для бурения скважин, в котором при подаче промывочной жидкости ударный шар совершает круговое 10 движение, перемещаясь к стенке корпуса и передавая породоразрушающему инструменту ударный импульс (1J, Недостатком этого устройства является малая амплитуда вибрации ударного шара и 15 небольшая энергия единичного удара.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважин, содержащее корпус с 20 расположенным в нем шариковым вибратором с кольцевым каналом, верхний и ниж-. ний переходники, связанные с вибратором через амортизаторы, наковальню с центральным каналом и породоразрушающий инструмент (2).

Это устройство увеличивает энергию единичного удара, но оно имеет существенный недостаток, заключающийся в кратковременном взаимодействии ударного шара с наковальней.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет более полной передачи энергии вибратора в породу.

Указанная цель достигается тем, что в 35 устройстве для бурения скважин, включающем корпус с расположенным s нем шариковым вибратором с кольцевым каналом, верхний и нижний переходники, связанные с вибратором через амортизаторы, нако- 40 вальню с центральным каналом и породоразрушающий инструмент, кольцевой канал шарикового вибратора в продольном сечении выполнен в форме двух параллельных прямолинейных участков, сопряженных между собой по дуге, Угол дуги сопряжения составляет 180О, В корпусе шарикового вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости, каждая из которых посредством 50 отдельного канала сообщена с центральным каналом наковальни, при этом одна из полостей через дополнительный канал сообщена с магистралью сжатого воздуха, а посредством напорных каналов и conn - с кольцевым каналом шарикового вибратора, который посредством сбросовых каналов сообщен с другой полостью, В канале полости, сообщенной с магистралью сжатого воздуха. соединенном с центральным кана лом наковальни, установлена сменная шайба с отверстием для регулирования расхода сжатого воздуха.

На фиг.1 показано устройство для бурения скважин, разрез; на фиг.2- сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг,1: на фиг.5сечение Г-Г на фиг,1.

Устройство для бурения скважин содержит корпус 1 с размещенным в нем шариковым вибратором с кольцевым каналом 2, верхний 3 и нижний 4 переходники, связанные с вибратором через амортизаторы 5, наковальню 6 с центральным каналом 7 и породораэрушающий инструмент 8, при этом кольцевой канал 2 шарикового вибратора в продольном сечении выполнен в форме двух параллельных прямолинейных участков 9 и 10, сопряженных между собой по дуге 11 окружности, причем угол дуги сопряжения составляет 180 . В корпусе 12 шарикового вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости 13 и 14, каждая иэ которых посредством отдельного канала 15 (16) сообщена с центральным каналом 7 наковальни 6, при этом одна из полостей 13 посредством дополнительного канала 17 сообщена с магистралью сжатого воздуха. В канале 15 полости 13, сообщенной с магистралью сжатого воздуха, соединенном с центральным каналом 7 наковальни 6, установлена сменная шайба

18 с отверстием 19 для регулирования расхода сжатого воздуха, при этом полость 13 через напорные каналы 20 сообщена с кольцевым каналом 2 шарикового вибратора, который посредством сбросовых каналов 21 и

22 сообщен с другой полостью 14. Полость

13 сообщена с соплами 23, а в кольцевом канале 2 шарикового вибратора размещен шарик 24.

Устройство работает следующим образом, Сжатый воздух от компрессора бурового станка по буровому ставу поступает в шариковый вибратор через канал 17 в полость 13, где одна его часть отверстие 19 поступает в канал 15 и далее через внутренний канал 7 наковальни 6- на забой скважины для выноса бурового шлама, а другая его часть через каналы 20 поступает к соплам

23. выполненным в корпусе 12 шарикового вибратора, причем все сопла соединены с кольцевым каналом 2 и ориентированы в данном случае против часовой стрелки.

Сжатый воздух, подаваемый через сопла 23 в кольцевой канал 2, приобретает высокую скорость, так как л пла расс читаны таким образом. чтобы пг:".-Рг:> ..nnq г тпнцияльв/к) 4НГ г)г< н1i . : ., ° с: с

2005157 стной напор воздув.ной струи, Выходящие иэ сопл 23 струи сжатого воздуха воздействуют на находящийся в кольцевом канале 2 шарик 24 с силой, пропорциональной относительной скорости ее движения, и-сообщают ему движение по кольцевому каналу 2 против часовой стрелки. Так как шарик 24 с большим зазором располагается в кольцевом канале 2, то на него действует практически только аэродинамический напор струй. Статическое давление струй при этом не оказывает на него влиякия, так как перепад давления перед шариком 24 и эа ним незначителен. Траектория движения шарика 24 определяется формой кольцевого канала 2 в плоскости движения шарика 24. В данном случае кольцевой канал 2 имеет удлиненную форму, т;е, состоит из прямых и закругленных участков. Разгоняясь скоростным напором воздушных струй на прямых участках, шарик 24 приобретает кинетическую энергию, которую отдает корпусу 12 вибратора нэ закругленных участках в виде возмущающей центробежной силы, причем, равнодействующая вектора центробежйой силы направлена вдоль оси вибратора и бурового става и меняет направление нэ противоположное при каждом обороте шарика

24 по кольцевому каналу 2. Поскольку шариковый вибратор направленных колебаний помещен между верхним и нижним аморти. заторами 5, он совершает возвратно-поступательные колебания в пределах податливости амортизаторов 5 и передает на взаимодействующую с ним наковальню

6 и породоразрушающий инструмент 8, Значение и частоту возмущающей силы регулируют подачей сжатого воздуха к шариковому вибратору направленных колебаний с помощью сменной шайбы 18 с отверстием

19, После того, как скоростной напор воздушных струй передал энергию шарику 24 сжатый воздух через сбросовые каналы 21 и 22 поступает в полость 14, а далее через канал 16 к породоразрушающему инструменту 8 для выноса бурового шлама.

Данное техническое решение является новым, так как оно не известно из уровня техники, оно также имеет и изобретательский уровень, и промышленно применимо, так как может быть использовано е области горной промышленности при бурении скважин как на открытых, так и подземных lopных работах.

Существенными признаками .данного технического решения являются следующие кольцевой каHBë шарикового вибраторэ в продольном сечении выполнен в форме

35 наковальни, а одна из полостей через дополнительный канал сообщена с магист40

5

20 25

30 двух параллельных прямолинейных участков, сопряженных между собой по дуге окружности, причем угол дуги сопряжения составляет 180О; в корпусе шарикового вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости, каждая из которых посредством отдельного канала сообщена с центральным каналом наковальни, при этом одна из полостей через дополнительный канал сообщена с магистралью сжатого воздуха, а через напорные канагы и сопла - с кольцевым каналом шарикового вибратора, который, в свою очередь, посредством сбросоеых каналов, сообщен с другой полостью, причем в канале полости сообщенной с магистралью сжатого воздуха, соединенном с центральным каналом наковальни, установлена сменная шайба с отверстием для регулирования расхода сжатого воздуха, Выполнение кольцевого канала шарикового еибрэтора в продольном сечении в форме двух параллельных прямолинейных участков, сопряженных между собой по дуге окружности с углом сопряжения 180 позволяет на прямолинейных участках разгонять шарик до высокой скорости, а на закругленных участках в силу взаимодействия шарика с дугообразной поверхностью кольцевого канала передавать его энергию кбрпусу еибратора.

Выполнение в корпусе вибратора двух изолированных одна от другой полостей, каждая из которых посредством отдельного какала сообщена с центральным каналом ралью сжатого воздуха и через напорные каналы и сопла - с кольцевым каналом шарикового еибратора, который посредством сбросовых каналов сообщен с другой попо-. стью, позволяет сделать одну из полостей напорной, а другую - сбросовой.

Установка сменных шайб с отверстием в канале полости, сообщенной с магистралью сжатого воздуха. соединенном с центральным каналом наковальни, позволяет регулировать расход сжатого воздуха, поступающего в шариковый вибратор с целью изменения частоты и возмущающей силы вибратора.

Устройство дает воэможность повысить эффективность работы за счет более полной передачи энергии вибратора в породу. (56) 1. Авторское свидетельство СССР

M 209350, кл. E 21 В 4/14. 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

1Ф 615207, кл, Е 21 С 3/24, 1977.

2005157

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с расположенным в нем шариковым вибратором с кольцевым каналом, верхний и нижний переходники, связанные с вибратором через амортизаторы, наковальню с центральным каналом и породоразрушающий инструмент, отличающееся тем, что кольцевой канал шарикового вибратора в продольном сечении выполнен в форме двух параллельных прямолинейных участков, соединеиных между собой по дуге окружности.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол дуги сопряжения составляет

180 .

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в корпусе вибратора выполнены две изолированные одна от другой полости, каждая из которых посредством отдельного канала сообщена с центральным каналом наковальни, при этом одна из полостей посредством дополнительного канала сообщена с магистралью сжатого воздуха, а посредством напорных каналов и сопл - с кольцевым каналом шарикового вибратора, который, в свою очередь, посредством сбросовых каналов сообщен с

ДРУГОЙ ПОЛОСТЬЮ;

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что в канале полости, сообщенной с магистралью сжатого воздуха. установлена сменная шайба с отверстием для регулирования расхода сжатого воздуха.

2005157

B-В

Pz(2 Х

Составитель Ф.Фальшин

Техред M.Моргентал Корректор М.Самборск„;

Редактор Т.Рыбалова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3424

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