УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ БУРОВОЙ КОРОНКИ С ПОГРУЖНЫМ ПНЕВМОУДАРНИКОМ

Техническое решение относится к горному делу, а именно к устройствам для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником, используемым для проходки скважин по породам средней и высокой крепости.
Известно устройство для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником, описанное в статье Е.К.Губенкова Бурение в вечной мерзлоте. - Информ. н-т.об. «Метрострой». - М., 1979, №7, с.31-32. Оно содержит шлицевую гайку, охватывающую хвостовик буровой коронки со шлицами, ответными шлицам гайки. Шлицевая гайка имеет резьбу для присоединения к корпусу погружного пневмоударника. Внутри корпуса погружного пневмоударника установлен стакан, внутренняя поверхность которого взаимодействует с наружной поверхностью хвостовика буровой коронки, расположенной у его торца. Стакан через промежуточную втулку уперт в размещенную внутри корпуса воздухораспределительную гильзу. Между стаканом и шлицевой гайкой установлены разрезные полукольца, охватывающие шейку хвостовика буровой коронки. Через шлицевое соединение шлицевой гайки с хвостовиком передается крутящий момент, при этом разрезные полукольца ограничивают осевое перемещения буровой коронки.
Основные элементы устройства расположены внутри корпуса погружного пневмоударника и по сути являются его деталями. Это жестко связывает конструкцию буровой коронки и элементы ее присоединения к конструкции данного типа пневмоударника. Такая зависимость делает необходимым для каждой конструкции пневмоударника создавать свою конструкцию буровой коронки и конструкцию устройства для ее соединения с пневмоударником.
Упор разрезных полуколец в воздухораспределительную гильзу делает зависимой конструкцию устройства и от системы воздухораспределнения погружного пневмоударника - позволяет ее использовать только в системе, где такая гильза имеется.
Такая конструкция соединения ограничивает возможность применения разных типов существующих коронок, что не позволяет создавать более унифицированный буровой инструмент.
Наиболее близким по технической сути и совокупности существенных признаков является устройство для соединения бурового инструмента с пневмоударником, описанное в книге Н.Н.Есина Погружные пневматические машины ударного действия для бурения скважин. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1976. - стр.77. В нем имеется гайка со шлицами, ответными шлицам хвостовика буровой коронки, передающими крутящий момент. Содержатся расположенные внутри корпуса пневмоударника закладочные полукольца, охватывающие шейку хвостовика буровой коронки и имеющие упор в ступень корпуса пневмоударника и упор в торец гайки. Положение закладочных полуколец ограничивает осевое перемещение буровой коронки.
Элементы соединения являются деталями пневмоударника, что усложняет его конструкцию. Такое соединение жестко привязывает и конструкцию буровой коронки к конструкции пневмоударника, не позволяет использовать буровую коронку с пневмоударниками других типов и типоразмеров.
Это ограничивает возможность использования бурового инструмента и затрудняет его унификацию.
Техническая задача - расширение области использования за счет создания устройства автономным, дающим возможность соединения буровых коронок определенной конструкции с погружными пневмоударниками разного типа при обеспечении надежности его работы.
Данная техническая задача решается тем, что в устройстве для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником, включающем шлицевую гайку для связи с буровой коронкой и закладные полукольца для охвата шейки хвостовика буровой коронки, согласно техническому решению к шлицевой гайке присоединена ступенчатая промежуточная гайка, ступень меньшего диаметра которой имеет на наружной поверхности резьбу для соединения с корпусом погружного пневмоударника, а внутренней поверхностью взаимодействует с наружной, примыкающей к ударному торцу, поверхностью хвостовика буровой коронки, причем закладные полукольца расположены внутри ступенчатой промежуточной гайки между упором на ее ступени меньшего диаметра и упором на шлицевой гайке.
Использование ступенчатой промежуточной гайки позволяет выполнить устройство автономным. Это дает возможность использовать его с погружными пневмоударниками различных типов и типоразмеров, если они имеют выхлопную магистраль, совместимую с выхлопным трактом буровой коронки, а резьба ступенчатой промежуточной гайки адаптирована к резьбе корпуса данного погружного пневмоударника. Конструкция устройства позволяет более универсально использовать имеющиеся буровые коронки, а также создавать новый унифицированный буровой инструмент.
Взаимодействие внутренней поверхности ступени меньшего диаметра ступенчатой промежуточной гайки с наружной, примыкающей к ударному торцу, поверхностью хвостовика буровой коронки, обеспечивает соосность расположения буровой коронки с продольной осью погружного
пневмоударника, и этим позволяет избежать отклонения торца хвостовика от перпендикулярного положения, что при ударе увеличивает площадь контакта ударных торцов ударника и буровой коронки. Это уменьшает напряжения в зоне контакта и ослабляет поперечные колебания при работе.
Целесообразно между закладными полукольцами и упором на ступени меньшего диаметра ступенчатой промежуточной гайки установить эластичное кольцо.
Это позволяет при сборке устройства гарантировать контакт торца ступенчатой промежуточной гайки с ответной поперечной поверхностью шлицевой гайки и обеспечить прижатие закладных полуколец к упору в шлицевой гайке. Эластичное кольцо не позволяет закладным полукольцам двигаться при работе и совершать удары по указанному упору, что повышает надежность работы устройства.
Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежом, где изображен продольный разрез устройства для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником.
Устройство для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником (далее - устройство) имеет шлицевую гайку 1 со шлицами 2, ответными шлицам буровой коронки 3 (далее - коронка 3), закладные полукольца 4 для охвата шейки 5 хвостовика 6 коронки 3. К шлицевой гайке 1 присоединена ступенчатая промежуточная гайка 7 с резьбой 8, выполненной на наружной поверхности ступени 9 меньшего диаметра. Резьба 8 ответна резьбе корпуса 10 погружного пневмоударника. Шлицевая гайка 1 имеет упор 11 для закладных полуколец 4. Ступень 9 меньшего диаметра ступенчатой промежуточной гайки 7 имеет внутреннюю поверхность 12 и упор 13. Между закладными полукольцами 4 и упором 13 установлено эластичное кольцо 14. В корпусе 1 погружного пневмоударника помещен ударник 15. У коронки 3 имеется выхлопной канал 16. Шейка 5 хвостовика 6 коронки 3 ограничена краем 17.
Работает устройство следующим образом.
Осуществляется сборка устройства с буровой коронкой и погружным пневмоударником. Буровая коронка 3 помещается внутрь шлицевой гайки 1. На шейке 5 хвостовика 6 коронки 3 замыкаются закладочные полукольца 4 и ставятся на упор 11. Эластичное кольцо 14 устанавливается внутрь ступенчатой промежуточной гайки 7 на упор 13. Затем ступенчатая промежуточная гайка 7 посредством резьбы соединяется со шлицевой гайкой 1, эластичное кольцо 14 прижимает закладочные полукольца 4 к упору 11. После этого устройство при помощи резьбы 14 присоединяется к корпусу 10 погружного пневмоударника.
Через став штанг сжатый воздух подается в погружной пневмоударник, обеспечивая возвратно-поступательные движения ударника 15, а крутящий момент передается на корпус 10. Через резьбу 8 крутящий момент передается на ступенчатую промежуточную гайку 7 и на присоединенную к ней шлицевую гайку 1. Через шлицы 2 крутящий момент передается на коронку 3, она приводится во вращение. Совершая возвратно-поступательные движения, ударник 15 в конце каждого рабочего цикла наносит удар по торцу хвостовика 6 коронки 3. При этом внутренняя поверхность 12 ступени 9 меньшего диаметра ступенчатой промежуточной гайки 7 фиксирует положение торца хвостовика 6 для получения достаточно большой площади контакта с торцом ударника 15 при ударе. Отработанный воздух из полости между ударником 15 и хвостовиком 6 через канал 16 коронки 3 подается на забой скважины для очистки его от буровой мелочи и транспортировки ее к устью скважины. При отрыве бурового снаряда от забоя скважины для возможности осуществления блокировочного режима погружного пневмоударника коронка 3 перемещается несколько вперед. Однако ее полному выходу препятствуют закладные полукольца 4, поддерживаемые упором 11 шлицевой гайки 1, поскольку край 17 шейки 5 хвостовика 6 упирается в торец закладных полуколец 4. При работе эластичное кольцо 14, поджатое упором 13, препятствует вибрации закладных полуколец 4, уменьшая их динамическую нагрузку.