ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК (ВАРИАНТЫ)

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, в котором размещено клапанное устройство, воздухораспределительная трубка, поршень-ударник, взаимодействующий с хвостовиком буровой коронки. Корпус и поршень-ударник образуют камеру прямого хода, а корпус, поршень-ударник и хвостовик буровой коронки образуют камеру обратного хода. В корпусе выполнены выхлопные отверстия и воздухоотводящие каналы для подачи воздуха в забой. Клапан выполнен гибким и закреплен на воздухоотводящей трубке. Коронка крепится в корпусе погружного пневмоударника.
Существенным недостатком этого вида погружного пневмоударника является недостаточная эффективность передачи импульса удара от поршня-ударника к буровой коронке и снижение срока службы погружного пневмоударника из-за недостаточной ремонтопригодности, т.к. в связи с износом устройства крепления буровой коронки в корпусе, необходимо производить замену погружного пневмоударника целиком.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение эффективности передачи импульса удара от поршня-ударника к буровой коронке за счет изменения формы поршня-ударника и увеличение срока службы и прочности погружного пневмоударника за счет улучшения ремонтопригодности путем введение в конструкцию погружного пневмоударника буксы с возможностью крепления в ней буровой коронки и уменьшения количества выхлопных отверстий в корпусе.
В первом варианте исполнения поставленная задача достигается тем, что погружной пневмоударник содержит корпус с выхлопными отверстиями, в котором с одной стороны закреплен переходник под буровые штанги, а на другой стороне корпуса погружного пневмоударника дополнительно посредством нитки резьбовой закреплена букса, с выполненным в ней пазом для крепления шпонки, удерживающей буровую коронку. В корпусе установлено воздухораспределительное устройство, воздухораспределительная трубка и поршень-ударник с возможностью возвратно-поступательного движения внутри корпуса, при этом поршень-ударник выполнен ступенчатым с уменьшающимся в сторону коронки диаметром.
Указанная совокупность признаков позволяет увеличить эффективность передачи импульса удара от поршня-ударника к буровой коронке, увеличить срок службы погружного пневмоударника за счет улучшения ремонтопригодности по сравнению с известными конструкциями погружных пневмоударников аналогичного назначения.
Во втором варианте исполнения поставленная задача достигается тем, что погружной пневмоударник содержащий корпус с выхлопными отверстиями, в котором с одной стороны закреплен переходник под буровые штанги, а на другой стороне корпуса погружного пневмоударника дополнительно посредством нитки резьбовой закреплена букса, с выполненным в ней пазом для крепления шпонки, удерживающей буровую коронку. В корпусе установлено воздухораспределительное устройство, воздухораспределительная трубка и поршень-ударник с возможностью возвратно-поступательного движения внутри корпуса, при этом поршень-ударник выполнен ступенчатым с уменьшающимся диаметром в сторону буровой коронки, и на внешней стороне содержит расточку и каналы, соединяющими камеру обратного хода с каналами подвода воздуха.
Указанная совокупность признаков позволяет увеличить эффективность передачи импульса удара от поршня-ударника к буровой коронке, увеличить
срок службы и прочность погружного пневмоударника за счет улучшения ремонтопригодности и уменьшения количества выхлопных отверстий в корпусе.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез погружного пневмоударника, выполненного в соответствии с первым вариантом исполнения, и на фиг.2 показан продольный разрез погружного пневмоударника выполненного в соответствии со вторым вариантом исполнения.
Погружной пневмоударник по первому варианту (фиг.1) содержит корпус 1, на одном конце которого закреплен переходник 2 с центральным каналом 17. С другой стороны к корпусу 1 посредством нитки резьбовой 3 закреплена букса 4 с буровой коронкой 5. Буровая коронка 5 фиксируется в буксе 4 шпонкой 6. Шпонка 6 удерживается от выпадения шплинтом. В корпусе 1 выполнены два ряда выхлопных отверстий 8.1 и 8.2. Внутри корпуса 1 установлены воздухораспределительная трубка 11 с центральным каналом 16, воздухораспределительное устройство 12, включающее пластинчатый дисковый клапан 13. Поршень-ударник 7, с центральным каналом 18, ступенчатой формы с уменьшающимся диаметром в сторону буровой коронки 5, разделяющий полость корпуса 1 на камеру прямого хода 9 и камеру обратного хода 10, периодически соединяемые с забоем скважины через выхлопные отверстия 8.1 и 8.2.
Погружной пневмоударник по первому варианту работает следующим образом.
Собранный погружной пневмоударник переходником 2 крепится к ставу буровых штанг, в буксу 4, закрепленную в корпусе 1 посредством нитки резьбовой 3, устанавливается буровая коронка 5 и фиксируется шпонкой 6, шпонка 6 удерживается от выпадения шплинтом. Затем через магистраль штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент.
Сжатый воздух подается в центральный канал 17 переходника 2 и через воздухораспределительное устройство 12 поступает в одну из полостей корпуса 1.
При нижнем положении поршня-ударника 7 (фиг.1) из камеры прямого хода 9 происходит выхлоп через выхлопные отверстия 8.1 на забой скважины и происходит переключение пластинчатого дискового клапана 13, а сжатый воздух через канал 16 воздухораспределительной трубки 11 и через канал 18 попадает в камеру обратного хода 10, заставляя поршень-ударник 7 двигаться вверх. При движении поршня-ударника 7 вверх продолжается выхлоп из камеры прямого хода 9, через выхлопные отверстия 8.1 на забой скважины до тех пор, пока поршень-ударник 7 не перекроет выхлопные отверстия 8.1. Давление в камере прямого хода 9 начинает возрастать за счет сжатия поршнем-ударником 7 воздуха, что приводит к переключению пластинчатого дискового клапана 13 вследствие, чего сжатый воздух из центрального канала 17 начинает поступать в камеру прямого хода 9. При дальнейшем движении поршня-ударника 7 вверх, выхлопные отверстия 8.2 соединяют камеру обратного хода 10 и забой скважины, вследствие чего происходит разрежение воздуха в камере обратного хода 10. Одновременно с этим поршень-ударник 7 перекрывает выхлопные отверстия 8.1, и под действием сжатого воздуха, наполняющего камеру прямого хода 9, поршень-ударник 7 затормаживается, останавливается, в камере прямого хода 9 начинается расширение, и поршень-ударник 7 начинает прямой ход.
При прямом ходе поршня-ударника 7 открываются выхлопные отверстия 8.1, через них происходит выхлоп воздуха из камеры прямого хода 9, происходит разряжение воздуха и переключение пластинчатого дискового клапана 13. Поршень-ударник 7 наносит удар по буровой коронке 5, в камеру обратного хода производится впуск сжатого воздуха, и рабочий цикл погружного пневмоударника повторяется вновь.
При отрыве коронки 5 от забоя скважины поршень-ударник 7 перемещается из положения, показанного на фиг.1, вниз и погружной пневмоударник
автоматически выключается из работы. При этом сжатый воздух поступает через выхлопные отверстия 8.1, 8.2 и через канал 18 на забой скважины, интенсивно очищая его от бурового шлама.
Погружной пневмоударник по второму варианту (фиг.2) содержит корпус 1, на одном конце, которого закреплен переходник 2 с центральным каналом 17. С другой стороны к корпусу 1 посредством нитки резьбовой 3 закреплена букса 4 с буровой коронкой 5. Буровая коронка 5 фиксируется в буксе 4 шпонкой 6. Шпонка 6 удерживается от выпадения шплинтом. В корпусе 1 выполнен один ряд выхлопных отверстий 8. Внутри корпуса 1 установлены воздухораспределительная трубка 11 с центральным каналом 16, воздухораспределительное устройство 12, включающее пластинчатый дисковый клапан 13. Поршень-ударник 7, с центральным каналом 18, ступенчатой формы с уменьшающимся диаметром в сторону буровой коронки 5, разделяющий полость корпуса 1 на камеру прямого хода 9 периодически соединяемую с забоем скважины через выхлопные отверстия 8 и камеру обратного хода 10 периодически соединяемую с забоем скважины через расточку 14, выполненную на внешней стороне поршня-ударника 7. Расточка 14 содержит каналы 15, соединяющие камеру обратного хода 10 с каналами подвода воздуха.
Погружной пневмоударник по второму варианту работает следующим образом.
Собранный погружной пневмоударник переходником 2 крепится к ставу буровых штанг, в буксу 4, закрепленную в корпусе 1 посредством нитки резьбовой 3, устанавливается буровая коронка 5 и фиксируется шпонкой 6, шпонка 6 удерживается от выпадения шплинтом. Затем через магистраль штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент. Сжатый воздух подается в центральный канал 17 переходника 2 и через воздухораспределительное устройство 12 поступает в одну из полостей корпуса 1.
При нижнем положении поршня-ударника 7 (фиг.1) из камеры прямого хода 9 происходит выхлоп через выхлопные отверстия 8 на забой скважины и
происходит переключение пластинчатого дискового клапана 13, а сжатый воздух через канал 16 воздухораспределительной трубки 11 и через канал 18 попадает в камеру обратного хода 10, заставляя поршень-ударник 7 двигаться вверх. При движении поршня-ударника 7 вверх продолжается выхлоп из камеры прямого хода 9, через выхлопные отверстия 8 на забой скважины до тех пор, пока поршень-ударник 7 не перекроет выхлопные отверстия 8. Давление в камере прямого хода 9 начинает возрастать за счет сжатия поршнем-ударником 7 воздуха, что приводит к переключению пластинчатого дискового клапана 13 вследствие, чего сжатый воздух из центрального канала 17 начинает поступать в камеру прямого хода 9. При дальнейшем движении поршня-ударника 7 вверх, выполненная на его внешней стороне расточка 14 и каналы 15 соединяют камеру обратного хода 10 и забой скважины, вследствие чего происходит разрежение воздуха в камере обратного хода 10. Одновременно с этим поршень-ударник 7 перекрывает выхлопные отверстия 8, и под действием сжатого воздуха, наполняющего камеру прямого хода 9, поршень-ударник 7 затормаживается, останавливается, в камере прямого хода 9 начинается расширение, и поршень-ударник 7 начинает прямой ход.
При прямом ходе поршня-ударника 7 открываются выхлопные отверстия 8, через них происходит выхлоп воздуха из камеры прямого хода 9, происходит разряжение воздуха и переключение пластинчатого дискового клапана 13. Поршень-ударник 7 наносит удар по буровой коронке 5, в камеру обратного хода 10 производится впуск сжатого воздуха, и рабочий цикл погружного пневмоударника повторяется вновь.
При отрыве коронки 5 от забоя скважины поршень-ударник 7 перемещается из положения, показанного на фиг.1, вниз и погружной пневмоударник автоматически выключается из работы. При этом сжатый воздух поступает через выхлопные отверстия 8 и через канал 18 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 эффективность передачи импульса удара от поршня-ударника к буровой коронке, увеличить срок службы и прочность погружного пневмоударника за счет улучшения ремонтопригодности и уменьшения количества выхлопных отверстий в корпусе, по сравнению с известными конструкциями погружных пневмоударников аналогичного назначения.
Источник информации:
1. Патент, РФ №2010962, дата публикации 15.04.1994 г., кл. Е21С 3/24, Е21 В 4/14, авторы: Моржаретто А.А., Шеболдасов А.В., Зубков А.П, Косталевский В.М., Зарубин М.С., Исайкин М.Н. «Погружной пневмоударник».