ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК

Предлагаемый объект относится к области горного дела, в частности, к погружным пневматическим ударным механизмам, предназначенным для бурения скважин в породах различной крепости при разработке горных выработок и добыче полезных ископаемых открытым способом.
Известен погружной пневмоударник для бурения скважин в породах различной крепости содержащий корпус, внутри которого размещен поршень-ударник разделяющий внутреннюю полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, центральную воздухораспределительную трубку закрепленную в переходнике с помощью регулировочной гайки и буксу с телами качения в виде одной втулки с каналами для воздухораспределительного механизма. Воздухораспределительная трубка снабжена центральным каналам и сквозными радиальными окнами, через которые подводится сжатый воздух в камеры рабочего и холостого хода через систему каналов поршня-ударника. Тела качения в буксе закреплены в радиальных каналах внутренней поверхностью корпуса. (см например патент РФ №1063992 по кл. Е 21 С 3/24 за 1982 год).
Недостатком этого вида пневмоударников является сложная конструкция буксы и ненадежное крепление коронки в буксе. Это происходит потому, что в процессе работы радиальные нагрузки от тел качения на корпус пневмоударника приводят к тому, что на нем образуется канавка за счет деформации самого корпуса и смещения тел качения в сторону от хвостовика коронки. В результате после окончания процесса бурения и подъема става штанг коронка выпадает из пневмоударника и
остается в скважине. Это делает всю конструкцию пневмоударника ненадежным в процессе эксплуатации..
Так же известен погружной пневмоударник для бурения скважин в породах различной крепости, содержащий цилиндр, 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 цилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения ступенчатый ударник с уменьшающимся в направлении коронки диаметром. В буксе расположены в продольных каналах не менее двух рядов тел качения типа шаров, причем верхний ряд шаров закреплен от выпадения торцем втулки, а нижний ряд закреплен стопорным кольцом круглого поперечного сечения через плоское опорное кольцо. Воздухораспределительная трубка закреплена в полости переходника с помощью кольцевого бурта, установлена свободно с определенным зазором, а этот зазор регулируется с помощью гайки и стопора. Присоединительные участки на цилиндре под втулку и переходник выполнены идентичными и обеспечивают возможность переустановки последних местами в случае необходимости. В трубке выполнен центральный канал и радиальные пазы, через которые в сжатый воздух подается в систему каналов ударника, которые его подводят попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода для того чтобы поршень-ударник совершал возвратно-поступательное движение внутри цилиндра в процессе работы (см. например патент РФ №1652535 по кл. Е 21 С 4/14 за 1989 г.)
Недостаток этого вида погружных пневмоударников является то, что в процессе работы бурт воздухораспределительной трубки деформирует торец камеры переходника в нижней части. При этом увеличивается зазор
между трубкой и торцем переходника, а это приводит к изменению момента впуска и выпуска воздуха из камер холостого и рабочего хода. Кроме того, увеличение зазора приводит к перекосу трубки, ее поломке поршнем и выходу из строя всего пневмоударника в целом. Все указанные недостатки снижают ударную мощность и срок службы пневмоударника в процессе эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого решения является увеличение срока службы пневмоударника и сохранение стабильной ударной мощности в процессе работы.
Указанная задача достигается тем, что в погружном пневмоударнике, содержащем пустотелый цилиндр, с одной стороны к которому присоединены втулка и букса с продольными каналами под тела качения, закрепленные от выпадения с помощью опорного и стопорного колец, а на другой стороне крепится переходник под буровые штанги с воздухораспределительной трубкой и регулировочной гайкой, поршень ударник, разделяющий внутреннюю полость цилиндра на камеры рабочего и холостого хода и совершающий возвратно-поступатенльное перемещение внутри цилиндра, его диаметр уменьшается в сторону буксы, при этом в переходнике под между буртом трубки дополнительно установлено седло в виде шайбы с кольцевой наклонной полостью, на бурте трубки выполнена кольцевая фаска с углом наклона равным углу наклона полости седла, а на опорном кольце, со стороны стопорного кольца выполнено замковое углубление, выполненное по радиусу, равному радиусу стопорного кольца.
На фиг.1 изображен продольный разрез пневмоударника, выполненного в соответствии с предлагаемым решением,
На фиг.2 - увеличенное сечение узла 1 фиг.1,
На фиг.3 - увеличенное изображение узла 2 фиг.1.
Как показано на чертежах, предлагаемый пневмоударник содержит цилиндр 1, на одном конце которого посредством цилиндрической резьбы 2 закреплен переходник 3 с регулировочной гайкой 4 и стопором 5. Под регулировочной гайкой 4 установлена с зазором распределительная трубка 6 с центральным отверстием 7 и радиальными каналами 8. С другой стороны к цилиндру 1 так же с помощью резьбы 9 присоединена втулка 10 с каналами 11 и отверстиями 12, в которой закреплена букса 13 с радиальными каналами 14. В каналах 14 расположены ведущие шары 15, а в каналах 16 замковые шары 17. Замковые шары 17 закреплены в каналах 16 от выпадения опорным 18 и стопорным 19 кольцами. Тела качения 15 и 17 крепят хвостовик 20 буровой коронки. Внутри цилиндра 1 установлен поршень-ударник 21 ступенчатой формы, внутри которого выполнены расточки 22 и 23, соединяющиеся попеременно через каналы 24, 25, 26 и 27 с камерой 28 рабочего хода и камерой 29 холостого хода. Расточка 23 ударника 21 соединена с центральным сквозным отверстием 30 когда поршень наносит удар по хвостовику 20 буровой коронке. Камера рабочего хода 28 ограничена торцом 31 переходника 3 и торцом 32 большей ступени поршня 21, а камера 29 холостого хода ограничена торцом 33 поршня 21 и торцом 34 втулки 10. Верхняя часть трубки 6 снабжена буртом 35 с наклонной фаской 36 и опирается на седло 37 с полостью 38, причем угол наклона фаски 36 и полости 38 выполнен одинаковым. На опорном кольце 18 выполнено углубление 39, в которое заходит стопорное кольцо 19.
Работа предлагаемой пневмоударника осуществляется следующим образом.
Собранный пневмоударник переходником 3 крепится к ставу буровых штанг, а в буксу 13 устанавливается хвостовик 20 буровой коронки и фиксируется проворота и выпадения с помощью шаров 15 и 17. Затем через став буровых штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое
усилие и крутящий момент. Сжатый воздух через внутреннюю полость штанг, регулировочной гайки 4, осевой 7 и радиальные каналы 8 трубки 6, через расточку 22 и каналы 26 и 27 поступает в камеру обратного хода 29, а так как ударник 21 перекрывает своей меньшей ступенью отверстие 12 стулки 10, то под действием давления поршень 21 начинает двигаться вверх. После того, как каналы 8 войдут в расточку 23, воздух через каналы 24 и 25 начинает поступать в камеру рабочего хода 28, а малая ступень трубки 6 войдет в центральный канал 30 поршня 21 Под действием энергии сжатого воздуха поршень 21 останавливается и начинает с ускорением двигаться вниз и в конце рабочего хода наносит удар по торцу хвостовика 20 буровой коронки. Под действием ударного импульса буровая коронка внедряется в породу и разрушает ее. Удаление отработанного сжатого воздуха из камер 28 и 29 осуществляется через каналы 11 и отверстия 12 втулки 10 и через каналы 24 и 25, расточку 23 и отверстие 30 поршня 21, а далее через центральное продувочное отверстие буровой коронки (не показано) на забой скважины. При выходе из коронки сжатый воздух захватывает буровую мелочь разрушенной породы и удаляет ее с забоя скважины на поверхность. Бурт 35 трубки 6 своей фаской 36 при рабочем ходе ударника 21 опирается на полость 37 седла 38 и за счет угла само устанавливается по центру. Через переходник 1 от става штанг передается вращение пневмоударнику, а вместе с ним вращается буровая коронка и обуривает всю площадь забоя скважины в процессе работы.
Наличие седла 38 в переходнике 3 и конусной полости 37 позволяет энергию движения поршня в значительной степени уменьшать и не подвергать деформации торец камеры переходника 1. В результате зазор между буртом 35 трубки 6 и торцом регулировочной гайки 4. Так же наличие углубления 39 на опорном кольце 18 позволяет в рабочем положении полностью закрыть стопорное кольцо 19 и исключить его
самопроизвольное выпадение из соответствующей канавки в процессе бурения.
Благодаря использованию предложенных усовершенствований в конструкции погружного пневмоударника, для бурения скважин в породах различной крепости, позволяет увеличить срок службы на 30-50%, повысить надежность и обеспечить стабильность ударной мощности в процессе работы по сравнению с известными конструкциями погружных пневмоударников аналогичного назначения.