УДАРНЫЙ УЗЕЛ УСТАНОВКИ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Полезная модель относится к установкам для комбинированного ударно-вращательного бурения с раздельными приводами для ударного и вращательного бурения, а именно к ударным узлам установок. Может найти применение при проходке горизонтальных и наклонных скважин в подземных условиях и на карьерах.
Известны следующие патенты РФ на полезную модель №№69135, 71369, 79923, 79924, 124298.
Известен «Ударный узел бурового станка для проходки скважин в подземных условиях» (патент РФ №69135 на полезную модель, публ. 2007., МПК E21B 6/02). Ударный узел бурового станка выполнен в виде генератора ударных гидравлических импульсов, который состоит из гидравлически связанных между собой гидропульсатора с приводом, устройства для коррекции формы гидравлических импульсов и силового гидроцилиндра с поршнем, соприкасающимся с хвостовиком колонны буровых штанг.
Недостаток полезной модели состоит в том, что при работе ударного узла в соединениях его подвижных элементов происходит утечка рабочей жидкости, вследствие чего давление рабочей жидкости в гидросистеме узла постепенно падает. В результате этого снижается амплитуда и, соответственно, ударная мощность гидравлического импульса, что существенным образом сказывается на эффективности проходки скважины.
Известен «Ударный узел установки ударно-вращательного бурения» (патент РФ №79924 на полезную модель, публ. 2009., МПК E21B 6/04. Прототип). Ударный узел состоит из гидропульсатора с приводом, устройства для коррекции формы гидравлических импульсов и силового гидроцилиндра с поршнем, компенсатором утечки рабочей жидкости из гидросистемы, который состоит из двух трубопроводов, обратного клапана, насоса с приводом, емкости для рабочей жидкости и датчика давления. Одним трубопроводом гидросистема узла через обратный клапан сообщена с насосом, другим трубопроводом насос сообщается с емкостью для рабочей жидкости, а привод насоса связан с датчиком давления рабочей жидкости, которым оснащена гидросистема узла.
Недостаток полезной модели - ударный узел имеет технически сложную схему компенсации утечек рабочей жидкости из гидросистемы.
Задача - повышение надежности работы ударного узла установки.
Ударный узел установки ударно-вращательного бурения содержит гидравлически соединенные между собой гидропульсатор с приводом. Устройство для коррекции формы гидравлических импульсов и силовой гидроцилиндр с поршнем, соприкасающемся с хвостовиком колонны буровых штанг. Гидропульсатор выполнен в виде цилиндра с плунжером, а устройство для коррекции формы гидравлических импульсов выполнено в виде полого упругого элемента с нелинейной характеристикой, заполненного жидкостью. В силовом гидроцилиндре установлен сильфон, соединенный полым упругим элементом с гидропульсатором. Образуя единую замкнутую полость заполненную жидкостью, сильфон одной стороной жестко соединен с подпружиненным поршнем, а другой с подпружиненной инерционной массой.
Гидропульсатор выполнен в виде цилиндра с плунжером. Устройство для коррекции формы гидравлических импульсов представляет собой полый упругий элемент с нелинейной характеристикой, заполненный жидкостью. Полый упругий элемент одним концом соединен с гидропульсатором, а противоположной - с сильфоном, образуя единую замкнутую полость, заполненную жидкостью. Сильфон одной стороной жестко крепится к поршню, а другой - к подпружиненной инерционной массе. Силовой гидроцилиндр выполняет роль защитного корпуса для сильфона.
На фиг. 1 изображен ударный узел установки ударно-вращательного бурения.
Ударный узел содержит гидравлически соединенные между собой гидропульсатор 1, содержащий привод 2, плунжер 3, расположенный в гидравлическом цилиндре 4. Полости гидравлического цилиндра 4 через упругий элемент 5 соединены с полостью сильфона 6 и заполнены рабочей жидкостью. Защитный корпус 7 содержит пружину 8, опирающуюся на инерционную массу 9. Подпружиненная инерционная масса 9 прикреплена к торцу силового гидроцилиндра 10 соединенного с полостью сильфона 6. Полость сильфона 6 жестко соединена с подпружиненным поршнем 11, опирающимся на хвостовик 12 колонны буровых штанг 13.
При включении привода 2 гидропульсатора 1 плунжер 3 совершает в гидравлическом цилиндре 4 возвратно-поступательные движения. Они вызывают образование гидравлических импульсов с формой, характеризуемой плавным нарастанием фронтальной части импульсов. Эти гидравлические импульсы, в свою очередь, вызывают в полом упругом элементе 5 вынужденные колебания рабочей жидкости. Затем сформированный ударный гидравлический импульс поступает в сильфон 6, воздействует на подпружиненный поршень 11 и через хвостовик 12 по колонне буровых штанг 13 достигает бурового долота.
Технический результат полезной модели: упрощение конструкции, обеспечение герметичности гидравлически связанных элементов ударного узла и исключение простоя бурового оборудования из-за необходимости долива рабочей жидкости в гидросистему вручную.