ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК

Полезная модель относится к области горного дела, а именно к погружным пневматическим ударным механизмам, предназначенным для бурения скважин в породах различной крепости при разработке горных выработок.
Известен погружной пневмоударник для бурения скважин [1] содержащий корпус, на одном из концов которого закреплена посредством разъемного соединения втулка с буксой под буровую коронку, а на другом конце посредством аналогичного разъемного соединения закреплен переходник под бурильные трубы с воздухораспределительной трубкой и установленный внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения ступенчатый ударник с уменьшающимся диаметром в сторону буксы. Воздухораспределительная трубка закреплена в полости переходника с помощью кольцевого бурта, установлена свободно с определенным зазором, а этот зазор регулируется с помощью гайки и стопора. Система воздухораспределения погружного пневмоударника образована воздухораспределительной трубкой и ударником, в воздухораспределительной трубке выполнен центральный канал и радиальные пазы, через которые сжатый воздух подается в систему каналов ударника, которые его подводят попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода, для того чтобы ударник совершал возвратно-поступательное движение внутри корпуса в процессе работы. Присоединительные участки на корпусе под втулку и переходник выполнены идентичными и обеспечивают возможность переустановки их местами в случае необходимости. Поступление отработанного сжатого воздуха на забой скважины происходит через центральное продувочное отверстие буровой коронки, установленной в буксе.
Существенным недостатком этого вида погружного пневмоударника является осуществление процесса удаления отработанного воздуха и очистки забоя скважины от разрушенной породы через центральное продувочное отверстие буровой коронки. Центральное продувочное отверстие ослабляет корпус буровой коронки, что приводит к ее быстрому разрушению.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является исключение указанного недостатка путем выполнения продувки забоя скважины через буксу погружного пневмоударника.
Поставленная задача достигается тем, что погружной пневмоударник содержит корпус, в котором с одной стороны закреплен переходник под буровые штанги с воздухораспределительной трубкой и регулировочной гайкой, установленный внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения ступенчатый поршень-ударник, его диаметр уменьшается в сторону буксы. Система воздухораспределения погружного пневмоударника образована воздухораспределительной трубкой и поршнем-ударником, в воздухораспределительной трубке выполнены центральный канал и радиальные пазы, через них сжатый воздух подается в систему каналов поршня-ударника, которые подводят его попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода. На другой стороне корпуса погружного пневмоударника закреплена букса, с выполненным в ней пазом для крепления шпонки, удерживающей буровую коронку. Букса закреплена в корпусе и содержит продувочные отверстия и выхлопные каналы.
Указанная совокупность признаков позволяет отказаться от выполнения центрального продувочного канала в буровой коронке, что увеличивает срок ее службы и положительно влияет на стабильность работы погружного пневмоударника в целом.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежом, где на Фиг.1 показан продольный разрез погружного пневмоударника.
Погружной пневмоударник (Фиг.1) содержит корпус 1, на одном конце которого закреплен посредством резьбы 2 переходник 3 с центральным каналом 24. Воздухораспределительная трубка 4 с центральным каналом 5 и радиальными каналами 6. С другой стороны в корпусе 1 посредством резьбы 7 закреплена букса 8 с буровой коронкой 20. Буровая коронка 20 фиксируется в буксе 8 шпонкой 21. Шпонка 21 удерживается от выпадения шплинтом. Внутри корпуса установлен поршень-ударник 11 ступенчатой формы с уменьшающимся диаметром в сторону буксы 8, разделяющий полость корпуса 1 на камеру прямого хода 18 и камеру обратного хода 19 и содержащий центральный канал 25, систему каналов 12, 13, 14, 16, 17 и внутреннюю полость 15. В буксе выполнены, кольцевая расточка 9, продувочные отверстия 10 и выхлопные каналы 22, 23.
Погружной пневмоударник работает следующим образом.
Собранный погружной пневмоударник переходником 3 крепится к ставу буровых штанг, в буксу 8, закрепленную в корпусе 1 посредством резьбы 7, устанавливается буровая коронка 20 и фиксируется шпонкой 21, шпонка 21 удерживается от выпадения шплинтом. Затем через магистраль штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент. Сжатый воздух через центральный канал 24 переходника 3, центральный канал 5 и радиальные каналы 6 воздухораспределительной трубки 4 попадает в канал 12. Затем воздух проходит через каналы 16, 17 и поступает в камеру обратного хода 19, а так как ударник 11 перекрывает своей меньшей ступенью выхлопной канал 23 буксы 8, то под действием давления поршень-ударник 11 начинает двигаться вверх. В это время происходит выхлоп воздуха из камеры прямого хода 18 через каналы 14, 13, центральный канал 25 поршня-ударника 11, а также кольцевую расточку 9 и продувочные отверстия 10 буксы 8.
При движении поршня-ударника вверх нижняя кромка канала 12 перекрывает радиальные каналы 6 воздухораспределительной трубки 4, происходит отсечка подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода 19 и в ней начинается
процесс расширения. Передний торец распределительной трубки 4 перемещается в канал 25 вследствие, чего выпуск воздуха из камеры прямого хода 18 прекращается и в ней начинается сжатие оставшегося объема воздуха.
При дальнейшем ходе ударника вверх его внутренняя полость 15 сообщается с радиальными каналами 6 на воздухораспределительной трубке 4 и сжатый воздух через канал 14 и отверстие 13 начинает поступать в камеру прямого хода 18. Затем нижний торец поршня-ударника 11 открывает выхлопные каналы 23 буксы 8, начинается выхлоп из камеры обратного хода 19 через выхлопные каналы 22 буксы 8 и далее через центральный канал 25 кольцевую расточку 9 и продувочные отверстия 10 буксы 8 на забой скважины.
Под действием сжатого воздуха, наполняющего камеру прямого хода 18, поршень-ударник 11 затормаживается, останавливается, а затем начинает движение в низ.
При движении поршня-ударника 11 вниз задняя отсечная кромка внутренней полости 15 поршня-ударника 11 перекрывает радиальные каналы 6 на воздухораспределительной трубке 4, прекращая подачу сжатого воздуха в камеру прямого хода 18, после чего в ней начинается расширение. Затем нижний торец воздухораспределительной трубки 4 открывает центральный канал 25 и происходит выпуск воздуха из камеры прямого хода 18, а нижняя кромка канала 12 открывает впуск воздуха в камеру обратного хода 19, поршень-ударник 11 наносит удар по буровой коронке 20. После чего рабочий цикл погружного пневмоударника повторяется вновь.
При отрыве буровой коронки 20 от забоя скважины поршень-ударник 11 перемещается из положения, показанного на Фиг.1, вперед и погружной пневмоударник автоматически выключается (блокируется). При этом задняя кромка поршня-ударника 11 открывает радиальные каналы 6 воздухораспределительной трубки 4 в камеру прямого хода 18, а нижняя кромка большей ступени воздухораспределительной трубки выходит в канал 12 поршня ударника
11, соединяя через каналы 14, 17 и внутреннюю полость 15 камеру прямого хода 18 с камерой обратного хода 19, выравнивая в них давление.
С жатый воздух из камеры прямого хода 18 поступает через каналы 14 во внутреннюю полость 15, центральный канал 25, расточку 9 и выхлопные отверстия 10 на забой скважины, интенсивно очищая его от бурового шлама.
Использование предложенных усовершенствований в конструкции погружного пневмоударника, для бурения скважин в породах различной крепости, позволяет увеличить срок службы используемой буровой коронки и положительно влияет на стабильность работы погружного пневмоударника в целом по сравнению с известными конструкциями погружных пневмоударников аналогичного назначения.
Источник информации:
1. Патент, РФ №1652535, 1989 г., по кл. Е21С 4/14.