Устройство ударного действия для образования скважин в грунте

Авторы патента:

Ешуткин Дмитрий Никитович (RU)

Горин Андрей Владимирович (RU)

Журавлёва Анжелика Викторовна (RU)

Котылев Юрий Евгеньевич (RU)

Горина Мария Андреевна (RU)

E21B4/14 - пневматические или гидравлические

Владельцы патента RU 2468173:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") (RU)

Устройство относится к строительству и может быть использовано при прокладке труб, кабелей высокого напряжения и телефонных, а также водоспусковых и дренажных коммуникаций. Устройство ударного действия для образования скважин в грунте включает корпус, гидромолот с наковальней, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре ножа, форсунки, коммуникации подвода раствора эмульсии и жестко закрепленный активатор. В задней части корпуса установлен силовой цилиндр и соединяющее напорные магистрали регулируемое реле давления, которое отслеживает и регулирует совместную работу гидромолота и силового цилиндра. Повышается производительность прокладки и снижается энергозатраты на проведение скважин в грунте. 2 ил.

Известно устройство ударного действия для образования скважин в грунте, содержащее корпус, наковальню, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре радиально рассекающих ножа (см. патент РФ №2134746, МКИ 6 E02F 5/18, опубл. 1999 г.).

Недостатком этого устройства являются недостаточные условия для удаления керна из трубы, в результате происходит спрессование керна внутри прокладываемой трубы и стопорение ее продвижения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее корпус, наковальню, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре радиально рассекающих ножа, в полом корпусе наконечника установлена наковальня, размещены форсунки, коммуникации подвода раствора эмульсии и жестко закрепленный к корпусу посредством радиальных рассекающих ножей обтекатель, в котором размещен активатор, состоящий из высокомоментного гидродвигателя и консольно закрепленного шнека с переменным шагом спирали (см. патент РФ №2176716, МКИ 7 Е21В 4/14, E02F 5/18, опубл. 2001 г.).

Недостатком этого устройства является низкая производительность проходки в сыпучих, неоднородных и малосвязных грунтах из-за наличия больших боковых сопротивлений, вследствие обрушения боковых стенок скважины, обусловленных постоянно действующей динамической (ударной) нагрузки, и большие связанные с этим энергозатраты.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении производительности прокладки и снижении энергозатрат на проведение скважин в грунте.

Это достигается тем, что в устройстве ударного действия для образования скважин в грунте, включающем корпус, гидромолот с наковальней, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре ножа, форсунки, коммуникации подвода раствора эмульсии и жестко закрепленный активатор, согласно изобретению в задней части корпуса установлен силовой цилиндр и соединяющее напорные магистрали регулируемое реле давления, которое отслеживает и регулирует совместную работу гидромолота и силового цилиндра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство ударного действия для образования скважин в грунте, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство ударного действия для образования скважин в грунте содержит корпус 1, в котором размещен гидромолот 2, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, в корпусе которого установлена наковальня 3. Передний торец полого наконечника снабжен кольцевым ножом 4, а внутри его корпуса размещен наконечник 5, в обтекателе которого размещен активатор 6. Активатор жестко закреплен внутри полого корпуса наконечника четырьмя радиально рассекающими ножами 8, расположенными под углом друг к другу.

Внутри полого наконечника за радиально рассекающими ножами 8 расположены форсунки 7 и коммуникации для подвода эмульсии. В задней части корпуса за гидромолотом 2 размещен силовой цилиндр 9. Напорные магистрали соединены регулируемым реле давления 10 для отслеживания и регулирования совместной работы гидромолота и силового цилиндра.

Устройство работает следующим образом.

Под действием статической силы, создаваемой силовым цилиндром 9, устройство поджимается кольцевым ножом 4 к поверхности и внедряется в забой. При достижении определенной величины усилия внедрения включается гидромолот 2. Боек гидромолота 2 наносит удары по наковальне 3. При уменьшении усилия внедрения гидромолот 2 выключается и дальнейшее продвижение трубы происходит под действием статического усилия, создаваемого силовым цилиндром 9. Величина статической силы задается регулируемым реле давления 10, соединяющим напорные магистрали, которое отслеживает и регулирует совместную работу гидромолота и силового цилиндра.

В процессе продвижения в грунт корпус полого наконечника производит уплотнение сыпучего, неоднородного и малосвязного грунта в боковые стенки скважины под действием статической силы силового цилиндра 9. Твердые включения и неоднородности грунта разбиваются ударными усилиями, создаваемыми гидромолотом 2. С помощью кольцевого ножа 4 производится оконтуривание керна, который затем в процессе перемещения корпуса полого наконечника разрезается радиальными ножами 8 и наконечником 5. По магистрали через форсунки 7 подается под давлением раствор эмульсии, обеспечивая продвижение керна в сторону активатора 6.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность прокладки скважин в грунте и снизить энергозатраты на проведение скважин путем снижения бокового сопротивления при продвижении установки в сыпучих, неоднородных и малосвязных грунтах, которое достигается конструктивным выполнением элементов устройства, позволяющим отслеживать и регулировать совместную работу гидромолота и силового цилиндра.

Устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее корпус, гидромолот с наковальней, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре ножа, форсунки, коммуникации подвода раствора эмульсии и жестко закрепленный активатор, отличающееся тем, что в задней части корпуса установлен силовой цилиндр и соединяющее напорные магистрали регулируемое реле давления, которое отслеживает и регулирует совместную работу гидромолота и силового цилиндра.

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом, применяется в горной промышленности, строительстве и геологоразведке.

Погружной пневмоударник // 2463431

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. .

Гидравлическое ударное устройство // 2448230

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено, преимущественно, для бурения мелких скважин в твердых породах, а также для разрушения цементных мостов.

Погружной пневмоударник // 2433242

Пневматический ударный механизм // 2432442

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия. .

Узел крепления бурового устройства // 2386004

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровому инструменту, предназначенному для работы с погружными пневмоударниками, и может быть использовано для проходки скважин в горных породах.

Буровой снаряд // 2385404

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для бурения скважин различного назначения в твердых и крепких породах. .

Погружной пневмоударник // 2360092

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. .

Погружной пневмоударник // 2343266

Изобретение относится к горному делу, а именно к погружным пневмоударникам для проходки скважин по породам средней и высокой крепости, и может найти применение в строительстве.

Снаряд для бурения скважин // 2338862

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом и может найти применение в горной промышленности, геологоразведке и гидрогеологии.

Распределитель гидравлических ударных устройств // 2479757

Изобретение относится к средствам автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности - к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ) для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы

Погружной пневмоударник // 2502856

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает буровое долото с центральным продувочным каналом, полый корпус с разрядными каналами, ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и обратного хода, переходник с основным напорным трактом и расточкой, закрепленный в полом корпусе, и распределительную систему, содержащую расположенные в верхней части полого корпуса седло с каналами и центральным отверстием, в котором установлена трубка, выполненная с напорными каналами и центральным продувочным отверстием, сообщенным с центральным продувочным каналом бурового долота, коробку с разрядными каналами и питающими отверстиями, установленную на седле, ступенчатый клапан, установленный между седлом и коробкой и образующий своей внутренней поверхностью с коробкой разрядную заклапанную полость, и кольцевой объем, образованный в полости корпуса между коробкой и наружной поверхностью ступенчатого клапана и сообщенный через питающие отверстия коробки с основным напорным трактом переходника, сопло с центральным каналом, суженным по ходу потока энергоносителя, которое установлено в расточке переходника торцом с широким проходным сечением центрального канала, а противоположным торцом - в центральном отверстии седла. В стенке сопла в зоне торца с широким проходным сечением центрального канала выполнены окна, которыми основной напорный тракт переходника сообщен через питающие отверстия коробки с указанным кольцевым объемом распределительной системы. Задача - повышение мощности и надежности при использовании в качестве энергоносителя воздушно-водяной смеси за счет сепарации ее на входе в погружной пневмоударник и подачи се очищенной газообразной фракции в кольцевой объем распределительной системы, а более плотной фракции - на забой скважины для охлаждения бурового долота, пылеподавления и промывки скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Погружной пневмоударник // 2509859

Изобретение относится к области горного дела, в частности к оборудованию для бурения скважин, преимущественно погружным пневмоударником большого диаметра. Пневмоударник включает корпус, поршень-боек, камеры прямого и обратного хода, воздухораспределительную систему, скрепленные с корпусом посредством резьб шлицевую муфту и переходник бурильной колонны. Пневмоударник имеет кольцевые регулировочные элементы, которые размещены соответственно между корпусом и шлицевой муфтой и между корпусом и переходником бурильной колонны. Каждый из кольцевых регулировочных элементов выполнен в виде заключенных в оболочку сегментов. Оболочка выполнена с размещенными между сегментами направляющими выступами. Пространство между сегментами, оболочкой, корпусом и, соответственно, шлицевой муфтой и переходником бурильной колонны заполнено смазкой. Обеспечивает уменьшение времени вспомогательных операций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Пневматический ударный механизм грунтозаборного устройства // 2540181

Изобретение относится к механизмам, применяемым в машинах ударного действия для прокладки скважин бестраншейным способом для коммунальных целей, забора проб грунта в инженерно-геологических изысканиях для строительства. Пневматический ударный механизм содержит заключенный в цилиндрическую полость корпуса пневмоударный механизм с выпускными отверстиями, воздухоподводящую коробку с предкамерой сетевого воздуха и наковальню, ударник с золотником в виде ступенчатой трубки с большей ступенью, управляющей выпуском воздуха, бесступенчатую трубку для грунтового керна, пропущенную через корпус, ударник и золотник. Ударник разделяет цилиндрическую полость корпуса на выпускную камеру со стороны воздухоподводящей коробки и камеру холостого хода со стороны наковальни, выполнен с выпускными боковыми отверстиями и внутренней кольцевой камерой рабочего хода, связанной с золотником, и установлен с зазором относительно корпуса. Большая ступень ступенчатой трубки постоянно перекрывает выпускные боковые отверстия ударника со стороны внутренней кольцевой камеры рабочего хода. Коаксиально с зазором между бесступенчатой и ступенчатой трубками установлена дополнительная бесступенчатая трубка, образующая кольцевой канал, соединяющий постоянно предкамеру сетевого воздуха в воздухораспределяющей коробке с камерой холостого хода посредством бокового отверстия в стенке дополнительной бесступенчатой трубки с опиранием ее в наковальне. Обеспечивается повышение энергии удара пневматического ударного механизма. 1 ил.

Пневматический ударный механизм // 2540368

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. Пневматический ударный механизм включает корпус, в котором установлены переходник с магистральным каналом и кольцевой канавкой, поршень с центральным отверстием, образующий с цилиндрической поверхностью корпуса камеры рабочего и холостого хода, эластичный клапан в форме тора, установленный в указанной кольцевой канавке переходника с предварительным натягом и возможностью периодического образования контактной кромкой тора и цилиндрической поверхностью корпуса питающего канала для камеры рабочего хода, шток-золотник с центральным, радиальным и наружными каналами для подвода энергоносителя в камеры рабочего и холостого хода, закрепленный в переходнике и установленный в центральном отверстии поршня, и буровой инструмент. Тор эластичного клапана по контактной кромке имеет цилиндрическую поверхность, а наружные каналы штока-золотника смещены от торца переходника с образованием уплотнительного пояска, выполненного с возможностью вхождения в центральное отверстие поршня для создания в конце холостого хода воздушной буферной подушки в камере рабочего хода, сообщенной с магистральным каналом переходника через указанный питающий канал. Обеспечивается улучшение условий работы эластичного клапана в форме тора путем увеличения результирующих сил при открытии и закрытии питающего канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство ударного действия // 2549643

Изобретение относится к горной и строительной технике, предназначено для проходки скважин в грунте, разрушения горных пород и т.д. Устройство содержит корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопным/выхлопными отверстиями в стенке задней части, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода, образованную патрубком и ударником, и камеру обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка, корпус содержит наковальню. На внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника. Запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Наковальня, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника выполнены в средней части корпуса, упругое кольцо запорного клапана установлено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью средней части корпуса. Корпус в передней части имеет накопительную камеру сжатого воздуха с размещенным в ней клапаном отсечки. Камера прямого хода сообщена с камерой обратного хода через эту накопительную камеру, для чего последняя снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру из магистрали. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия верхним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а нижним торцом - с буртиком наружной поверхности указанной трубки. Технический результат - уменьшение удельного расхода сжатого воздуха путем отсечки выхлопа сжатого воздуха в атмосферу с момента выхлопа до окончания прямого хода ударника. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Погружной пневмоударник // 2549649

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает корпус, в котором установлены муфта с магистральным каналом, сообщенным с магистральной полостью корпуса, распределительная гильза с наружными пазами и расточкой, ступенчатый ударник с центральным выхлопным каналом, впускным каналом на его меньшей ступени и дроссельными каналами на его большей ступени, образующий с корпусом камеру сетевого давления и камеру холостого хода, а с распределительной гильзой - камеру рабочего хода, шток с большей и меньшей ступенями, с осевым и радиальными каналами, питающе-разрядный клапан в виде стакана с центральным отверстием в его дне, установленный на большей и меньшей ступенях штока с образованием между ними заклапанной полости. Питающе-разрядный клапан имеет снаружи заднюю торцевую площадку, расположенную в магистральной полости корпуса, и внутреннюю торцевую площадку, расположенную на дне стакана в заклапанной полости, которая сообщена через указанные радиальные каналы штока с его осевым каналом. Между меньшей ступенью штока и указанным клапаном выполнен кольцевой канал для периодического сообщения заклапанной полости с камерой рабочего хода при холостом ходе ступенчатого ударника. Осевой канал штока выполнен глухим с его переднего торца, а в стенке передней части штока выполнены командные каналы для периодического сообщения его осевого канала с камерой рабочего хода до открытия выхлопа из нее ступенчатым ударником при рабочем ходе и для периодического сообщения осевого канала штока с центральным выхлопным каналом ступенчатого ударника через расточку, выполненную в центральном выхлопном канале ступенчатого ударника. Технический результат - улучшение условий работы питающе-разрядного клапана. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство ударного действия для образования скважин в грунте // 2556586

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке труб, кабелей высокого напряжения и телефонных, а также водоспусковых и дренажных коммуникаций. Устройство ударного действия для образования скважин в грунте включает корпус, гидромолот с наковальней, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре радиально рассекающих ножа. В задней части наконечника установлен вращающийся активатор, состоящий из высокомоментного гидродвигателя и цилиндра, на внутренней поверхности которого расположен шнек с переменным шагом спирали. На передней части шнека расположены форсунки. Коммуникации подвода эмульсии расположены внутри шнековой спирали. Обеспечивается повышение производительности прокладки и снижение энергозатрат на проведение скважин в грунте. 3 ил.

Многосекционный пневмоударник // 2569142

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение в погружных и выносных буровых механизмах. Пневмоударник включает корпус с ввернутыми нижней и верхней буксами, размещенные внутри корпуса промежуточные буксы, цилиндрические гильзы между буксами и многопоршневой ударник, буровой инструмент с центральным продувочным каналом. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде продольных ребер жесткости, контактирующих плотно с наружной поверхностью цилиндрических гильз, промежуточных букс и нижней буксы с возможностью их перемещения в корпусе. Между ребрами вдоль корпуса образованы изолированные полости, которые в нижней части корпуса через выхлопные окна в нижней буксе сообщаются с полостями выхлопного тракта, а буксы выполнены с кольцевыми проточками на внутренней поверхности и рядами параллельных каналов, сообщающих проточку с одной из рабочих камер секции. Многопоршневой ударник имеет открытую со стороны подачи энергоносителя глухую осевую полость и радиальные каналы, расположенные рядами по длине полости в соответствии с числом букс, имеющих кольцевые проточки на внутренней поверхности. Эффективность работы пневмоударника растет за счет повышения его ударной мощности и ресурса путем увеличения прочности корпуса и числа секций с уменьшением потерь давления энергоносителя в напорном тракте. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Пневматический ударник // 2574648

Изобретение относится к пневматическим устройствам ударного действия. Устройство включает корпус-цилиндр, цилиндр-ударник, установленный с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра, поршень-ударник, установленный с возможностью перемещения внутри цилиндра-ударника, и хвостовик. Корпус-цилиндр и цилиндр-ударник составляют воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха. Ударники имеют рабочие и холостые полости. Рабочая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника, с холостой полостью цилиндра-ударника через отверстие в цилиндре-ударнике. Холостая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным в корпусе-цилиндре, с рабочей полостью цилиндра-ударника через отверстия в корпусе-цилиндре. Отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре и цилиндре-ударнике на расстоянии друг от друга половины хода ударников. На наружной поверхности цилиндра-ударника выполнены три кольцевые проточки, причем одна проточка выполнена на конце нижней части, вторая на уровне отверстия для подачи сжатого воздуха при крайнем холостом положении цилиндра-ударника, а третья на расстоянии хода ударника от второй проточки. На наружной поверхности цилиндра-ударника от второй проточки выполнен канал длиной, равной половине хода ударников, от третьей проточки канал длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра от отверстия для подачи сжатого воздуха выполнен канал длиной меньше половины хода ударников. Обеспечивается повышение надежности работы, упрощение конструкции устройства, увеличение ударной мощности и создание равномерных ударных нагрузок. 2 ил.