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 пневмоударник для бурения скважин [1] содержащий корпус, на одном конце которого закреплен посредством разъемного соединения переходник с центральным каналом. С другой стороны в корпусе посредством аналогичного разъемного соединения закреплена букса с буровой коронкой. Воздухораспределительная трубка закреплена в полости переходника и установлена свободно с определенным зазором, а этот зазор регулируется с помощью гайки. Внутри корпуса установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень-ударник, разделяющий полость корпуса на камеру прямого хода и камеру холостого хода, и содержащий центральный канал и систему каналов подачи воздуха. Система воздухораспределения пневмоударника образована воздухораспределительной трубкой и поршнем-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.
Существенными недостатками этого вида пневмоударника является наличие в теле поршня-ударника сквозных отверстий и пазов, снижающих его прочность, и отсутствие в конструкции пневмоударника защиты от проникновения воды из забоя скважины, через пневмоудрник в механизм бурового станка. Данные недостатки приводят к снижению надежности и производительности пневмоударника и бурового станка в целом.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является исключение указанных недостатков путем изменения конструкции системы воздухораспределения и применения защиты от проникновения воды.
Поставленная задача достигается тем, что пневмоударник содержит корпус, в котором с одной стороны закреплен посредством разъемного соединения переходник под буровые штанги, установленный внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень-ударник, систему воздухораспределения пневмоударника образованную воздухораспределительной трубкой, вставным корпусом, поршнем-ударником и внутренней стенкой корпуса пневмоударника. В воздухораспределительной трубке выполнены каналы, через которые сжатый воздух подается в систему каналов, кольцевых расточек и пазов вставного корпуса, поршня-ударника и внутренней стенки корпуса пневмоударника, которые подводят его попеременно в полость рабочего хода и полость холостого хода. Воздухораспределительная трубка в средней части содержит клапан неподвижный, оборудованный уплотнительным кольцом, а на конце, обращенном к переходнику под буровые штанги, стакан, в котором с возможностью перемещения установлен клапан. На другой стороне корпуса пневмоударника посредством разъемного соединения закреплена букса, удерживающая буровую коронку.
Указанная совокупность признаков позволяет увеличить надежность пневмоударника, предотвратить проникновение воды из забоя скважины через пневмоударник в механизм бурового станка, что увеличивает стабильность работы и производительность пневмоударника и бурового станка в целом.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежом, где на Фиг.1 показан продольный разрез пневмоударника, а на Фиг.2 показан фрагмент воздухораспределительной системы пневмоударника (продольный разрез).
Пневмоударник (Фиг.1) содержит корпус 1 на внутренней стороне, которого выполнены кольцевые расточки для подачи воздуха 19, 20, на одном конце корпуса 1 посредством разъемного соединения закреплен переходник 2 с центральным каналом 3. В корпусе пневмоударника закреплен корпус вставной 4 (Фиг.1, Фиг.2), с расположенными на его внутренней и внешней сторонах воздухораспределительными пазами 5, 6 и радиальными каналами 7, 8. Во вставном корпусе 4 установлена воздухораспределительная трубка 9, которая содержит в средней части клапан неподвижный 10, оборудованный уплотнительным кольцом 11, а на конце, обращенном к переходнику 2, стакан 12, в котором с возможностью перемещения установлен клапан 13. Воздухораспределительная трубка 9 оснащена воздухораспределительными каналами 14 и 15. Между соприкасающимися кромками воздухораспределительной трубки 9 и переходника 2 установлен демпфер 16. Внутри корпуса 1 установлен поршень-ударник 17, который имеет центральный канал 18, а на внешней стороне содержит пазы 21, 22. Верхний конец поршня-ударника 17 заходит в вставной корпус 4. Поршень-ударник 17 разделяет полость корпуса 1 на полость рабочего хода 23 и полость холостого хода 24. На противоположном конце корпуса 1 посредством разъемного соединения закреплена букса 25, в которой установлена посредством разъемного кольца 30 буровая коронка 26, содержащая трубку 27, при этом верхний торец 28 буровой коронки 26 образует совместно с нижним торцом 29 поршня-ударника 17 полость холостого хода 24.
Пневмоударник работает следующим образом.
Собранный пневмоударник переходником 2 крепится к ставу буровых штанг, в буксу 25, закрепленную в корпусе 1, устанавливается буровая коронка 26. Затем через магистраль штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент. Перед началом работы поршень-ударник 17 находится в крайнем нижнем положении, упираясь своей нижней кромкой 29 в верхнюю кромку 28 буровой коронки 26, при этом трубка 27 буровой коронки 26 введена в центральный канал 18 поршня-ударника 17. Клапан 13 находится в зарытом состоянии. При этом происходит выхлоп из камеры рабочего хода 23 через открытый центральный канал 18 и выхлопные каналы буровой коронки 26 на забой скважины. Сжатый воздух через центральный канал 3 переходника 2 воздействует на клапан 13, открывает его и через каналы 14 и 15 воздухораспределительной трубки 9, каналы 8 корпуса вставного 4, кольцевую расточку 20 корпуса 1, пазы 5, 6 и каналы 7 корпуса вставного 4, пазы 21, 22 поршня-ударника 17 и кольцевую расточку 19 корпуса 1 поступает в полость холостого хода 24. Каналы 7 корпуса вставного 4 перекрыты стенкой поршня-ударника 17 и не участвуют в воздухораспределении. Под действием давления воздуха поршень-ударник 17 начинает двигаться вверх до момента выхода трубки 27 буровой коронки 26 из центрального канала 18 поршня-ударника 17, при открытии трубки 27 через нее происходит выхлоп воздуха из камеры холостого хода 24. Кольцевая расточка 19 перекрывается стенкой поршня-ударника 17, и воздух прекращает поступать через него в камеру холостого хода 24, в ней происходит выхлоп воздуха через трубку 27 буровой коронки 26. Одновременно с этим воздухораспределительная трубка 9 перекрывает центральный канал 18 поршня-ударника 17 своей кромкой и выхлоп воздуха через него прекращается.
При движении поршня-ударника 17 вверх сжатый воздух через указанную выше систему пазов и каналов, а также открывшихся каналов 7 продолжает поступать в полость рабочего хода 23 и так как выхлоп воздуха через центральный канал 18 прекращен, в полости начинается сжатие оставшегося объема воздуха. Под действием сжатого воздуха, наполняющего камеру прямого хода 23, поршень-ударник 17 затормаживается, останавливается, а затем начинает движение в низ. При этом демпфер 16 страхует от жесткого контакта корпус вставной 4 и переходник 2, а клапан неподвижный 10, оборудованный уплотнительным кольцом 11 воздухораспределительной трубки 9 предотвращает самопроизвольную утечку воздуха.
При движении поршня-ударника 17 вниз, воздухораспределительная трубка 9 освобождает центральный канал 18 и через него происходит выхлоп воздуха из камеры рабочего хода 23, а трубка 27 буровой коронки 26 заходит в центральный канал 18 поршня-ударника 17 и выходящий через нее воздух отсекается, поршень-ударник 17 наносит удар по торцу буровой коронки 28, который передается через буровую коронку на забой. Одновременно с этим происходит совмещение пазов 21 поршня-ударника 17 с кольцевой расточкой 19 корпуса 1, воздух поступает в полость холостого хода 24, после чего рабочий цикл пневмоударника повторяется вновь. Клапан 13, установленный в стакане 12, предотвращает попадание влаги из забоя скважины через пневмоударник в механизм бурового станка, перекрывая центральный канал 3 переходника 2 после прекращения подачи сжатого воздуха.
При отрыве буровой коронки 26 от грунта она перемещается из положения, показанного на Фиг.1, вниз опираясь, на разрезное кольцо 30 и погружной пневмоударник автоматически выключается (блокируется). При этом верхний конец центрального канала 18 поршня-ударника 17 открывается, а в его нижний конец входит трубка 27 буровой коронки 26, соединяя его с выхлопными каналами буровой коронки 26.
Сжатый воздух из камеры рабочего хода 23 поступает через центральный канал 18 и выхлопные каналы буровой коронки 26 на забой скважины, интенсивно очищая его от бурового шлама.
Использование предложенных усовершенствований в конструкции пневмоударника, для бурения скважин в породах различной крепости, позволяет увеличить надежность пневмоударника, предотвратить проникновение воды из забоя скважины через пневмоударник в механизм бурового станка, что увеличивает стабильность работы и производительность пневмоударника и бурового станка в целом.
Источник информации:
1. Патент, РФ №76062, 2008 г., по кл.Е21В 4/14.