БУРИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН И СПОСОБ БУРЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ

1. Бурильная машина (11) для бурения скважин, содержащая:
удлиненный корпус (15), имеющий верхний конец (ТЕ) и нижний конец (BE),
поршень (19), приводимый в действие текучей средой и расположенный с возможностью перемещения внутри корпуса (11),
верхнюю рабочую камеру (21) на верхней стороне поршня (19),
нижнюю рабочую камеру (22) на нижней стороне поршня (19),
каналы для текучей среды и управляющие элементы для управления подачей текучей среды под давлением в рабочие камеры (21, 22) и выпуска этой текучей среды из рабочих камер (21, 22) для создания возвратно-поступательного перемещения поршня (19),
впускное отверстие (18) на верхнем конце (ТЕ) для подачи текучей среды под давлением,
распределительную гильзу (20) внутри корпуса (15), имеющую внутреннюю поверхность (IS) и наружную поверхность (OS), причем поршень (19) расположен внутри распределительной гильзы (20), и
буровую головку (14), выполненную с возможностью соединения с нижним концом (BE) корпуса (15) и имеющую ударную поверхность (ISB), обращенной к поршню (19), для принятия ударов поршня (19),
отличающаяся тем, что
между наружной поверхностью распределительной гильзы (20) и внутренней поверхностью корпуса (15), окружающего распределительную гильзу (20), расположено несколько каналов (28, 29, 30, 31) для текучей среды, в результате чего подаваемые потоки в обе рабочие камеры (21, 22) и выпускаемые потоки из обеих рабочих камер (21, 22) пропускаются между поверхностями распределительной гильзы (20) и корпуса (15).
2. Бурильная машина по п. 1, отличающаяся тем, что наружная поверхность (OS) распределительной гильзы (20) имеет несколько аксиально направленных каналов (28, 29, 30, 31) для текучей среды и по меньшей мере одно радиальное сквозное отверстие (32, 34, 35, 36, 41, 42, 43, 46), расположенное в каждом из аксиально направленных каналов для текучей среды и обеспечивающее возможность протекания текучей среды между наружной поверхностью (OS) и внутренней поверхностью (IS) распределительной гильзы (20).
3. Бурильная машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанные каналы для текучей среды содержат канавки (G) на наружной поверхности (OS) распределительной гильзы (20), причем каналы для текучей среды ограничены канавками (G) и внутренней поверхностью корпуса (15).
4. Бурильная машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанные каналы для текучей среды содержат канавки (G) на внутренней поверхности корпуса (15), причем каналы для текучей среды ограничены канавками (G) и наружной поверхностью распределительной гильзы (20).
5. Бурильная машина по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что поршень (19) выполнен сплошным без аксиальных или поперечных отверстий.
6. Бурильная машина по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что буровая головка (14) имеет центральное углубление (25), имеющее первый, открытый конец, обращенный к поршню, и второй, закрытый конец, обращенный от поршня (19), причем углубление (25) буровой головки (14) выполнено с возможностью формирования дополнительного пространства для текучей среды и представляет собой часть нижней рабочей камеры (22).
7. Бурильная машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что
между наружной поверхностью поршня (19) и внутренней поверхностью (IS) распределительной гильзы (20) расположена кольцевая центральная приемная камера (27), причем
кольцевая приемная камера (27) проточно соединена с впускным отверстием (18), так что внутри центральной приемной камеры (27) во время рабочего цикла преобладает постоянное давление, и
возвратно-поступательное перемещение поршня (19) обеспечивает возможность открытия и закрытия соединения между центральной приемной камерой (27) и, соответственно, верхней рабочей камерой (21) и нижней рабочей камерой (22) для соединения рабочих камер (21, 22) с центральной приемной камерой (27) и отсоединения их от центральной приемной камеры (27).
8. Бурильная машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что верхняя рабочая камера (21) и нижняя рабочая камера (22) имеют по меньшей мере один совместный аксиальный выпускной канал (31), расположенный между распределительной гильзой (20) и внутренней поверхностью корпуса (15), причем совместный аксиальный выпускной канал (31) имеет по меньшей мере одно первое поперечное отверстие (32) в верхнюю рабочую камеру (21) и по меньшей мере одно второе поперечное отверстие (34) в нижнюю рабочую камеру (22), при этом поршень (19) выполнен с возможностью попеременного открытия и закрытия первого и второго поперечных отверстий (32, 34) во время рабочего цикла поршня (19).
9. Бурильная машина по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что
буровая головка (14) имеет центральный сквозной канал,
поршень (19) имеет центральное аксиальное отверстие (48), и
внутри центрального отверстия (48) поршня (19) расположена внутренняя труба (47), которая проходит от центрального отверстия буровой головки (14) до верхнего конца (ТЕ) бурильной машины (11) и находится в проточном сообщении с передней поверхностью буровой головки (14) с обеспечением перемещения бурового шлама от передней поверхности буровой головки через буровую головку (14) и внутреннюю трубу (47) наружу из бурильной машины (11),
причем поршень (19) внутри верхней камеры (21) имеет верхнюю рабочую площадь поверхности, а внутри нижней камеры (22) имеет нижнюю рабочую площадь поверхности,
при этом размер верхней и нижней рабочих площадей поверхности поршня (19) ограничен как внутренним диаметром распределительной гильзы (20), так и наружным диаметром внутренней трубы (47).
10. Бурильная машина по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что между наружной поверхностью поршня (19) и внутренней поверхностью (IS) распределительной гильзы (20) имеется несколько уплотнений (S).
11. Бурильная машина по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что она представляет собой пневматически управляемое устройство, а текучая среда представляет собой сжатый газ.
12. Способ бурения горной породы, включающий:
бурение горной породы с помощью бурильной машины (11) для бурения скважин, содержащей по меньшей мере корпус (15), поршень (19) внутри корпуса (15) и буровую головку (14) на нижнем конце (BE) корпуса (15),
совершение поршнем (19) возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса (15) в направлении (А) удара и в обратном направлении (В) путем подачи текучей среды под давлением в верхнюю рабочую камеру (21) и в нижнюю рабочую камеру (22), которые расположены на противоположных сторонах поршня (19), и выпуска из них текучей среды,
управление подачей и выпуском текучей среды путем перемещения поршня (19), и
совершение ударов поршнем (19) по ударной поверхности (ISB) буровой головки (14),
отличающийся тем, что
перемещают поршень (19) внутри распределительной гильзы (20), расположенной в корпусе (15), и
подают текучую среду под давлением в обе рабочие камеры (21, 22) и выпускают текучую среду из обеих рабочих камер (21, 22) по каналам (28, 29, 30, 31) для текучей среды между наружной поверхностью распределительной гильзы (20) и внутренней поверхностью корпуса (15), находящейся в физическом контакте с распределительной гильзой (20).