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 поршень-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 поршнем-ударником, в воздухораспределительной трубке выполнен несквозной центральный канал и радиальные пазы, через которые сжатый воздух подается в систему каналов поршня-ударника, которые его подводят попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода, для того чтобы поршень-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.
Существенным недостатком этого вида погружного пневмоударника являются его большие габаритные размеры, что при использовании его на подземных буровых станках ведет к увеличению размеров горных выработок, необходимых для ведения буровых работ подобными станками и приводит в связи с этим, к значительному удорожанию горнопроходческих работ.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является исключение указанного недостатка посредством изменения конструкции воздухораспеределительной трубки и поршня-ударника, образующих систему воздухораспределения 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 несквозной центральный канал и радиальные пазы, через которые сжатый воздух подается в систему каналов поршня-ударника, которые подводят его попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода. При этом воздухораспределительная трубка с несквозным центральным отверстием выполнена бесступенчатой формы, а внутренние рабочие поверхности поршня-ударника выполнены одного диаметра.
Указанная совокупность признаков позволяет значительно уменьшить габаритные размеры погружного пневмоударника без уменьшения его производительности, что ведет к уменьшению размеров горной выработки для буровых станков, использующих данный погружной пневмоударник.
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. Бесступенчатая воздухораспределительная трубка 4 с несквозным центральным отверстием 5 и радиальными каналами 6. На противоположном конце корпуса 1 посредством разъемного соединения 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 с выполненными одного диаметра внутренними поверхностями 26 поршня-ударника 11, систему каналов 12, 13, 14, 16, 17 и выхлопные каналы 22, 23. Буровая коронка 20 имеет выхлопной канал 10.
Погружной пневмоударник работает следующим образом.
Собранный погружной пневмоударник переходником 3 крепится к ставу буровых штанг, в буксу 8, закрепленную на противоположном конце корпуса 1 посредством разъемного соединения 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, несквозной центральный канал 5 и радиальные каналы 6 бесступенчатой воздухораспределительной трубки 4 попадает в канал 12. Затем воздух проходит через каналы 16, 17 и поступает в камеру обратного хода 19, а так как поршень-ударник 11 перекрывает своей меньшей ступенью выхлопной канал 23, 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 и продувочные отверстия 10 буровой коронки 20.
При движении поршня-ударника 11 вверх нижняя кромка канала 12 перекрывает радиальные каналы 6 бесступенчатой воздухораспределительной трубки 4, происходит отсечка подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода 19 и в ней начинается процесс расширения. Передний торец бесступенчатой распределительной трубки 4 перемещается вдоль выполненных одним диаметром внутренним поверхностям 9 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 бесступенчатой 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, начинается выхлоп из камеры обратного хода 19 через выхлопные каналы 22 и далее через центральный канал 25 и продувочные отверстия 10 буровой коронки 20 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 бесступенчатой воздухораспределительной трубке 4, прекращая подачу сжатого воздуха в камеру прямого хода 18, после чего в ней начинается расширение. Затем нижний торец бесступенчатой 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.
Сжатый воздух из камеры прямого хода 18 поступает через каналы 14 во внутреннюю полость 15, центральный канал 25 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 значительно уменьшить габаритные размеры погружного пневмоударника без уменьшения его производительности, что ведет к уменьшению размеров горной выработки для буровых станков, использующих данный погружной пневмоударник.
Источник информации:
1. Патент, РФ №76062, 19.06.2008 г, по кл. Е21В 4/14