кольцевой пневмоударник

Формула изобретения

КОЛЬЦЕВОЙ ПНЕВМОУДАРНИК, содержащий корпус с продольными пазами на его внутренней цилиндрической поверхности, размещенный в корпусе и делящий его полость на камеры рабочего и холостого хода, ударник с наружным цилиндрическим выступом и сквозным осевым каналом, входящие в последний воздухораспределительную трубку, имеющую впускное отверстие, кольцевую проточку на ее внешней поверхности и расположенный под проточкой выступ, керноприемную трубу, установленную внутри воздухораспределительной трубки с образованием между их стенками кольцевого энергоподводящего канала, отличающийся тем, что на внутренней поверхности ударника выполнены выступы, которые образуют ступени, большая из которых установлена с возможностью периодического взаимодействия с выступом воздухораспределительной трубки, а меньшая - с верхним и нижним выступами, которые выполнены на внешней поверхности керноприемной трубы и разделены между собой цилиндрической проточкой, при этом впускное отверстие воздухораспределительной трубки сообщено с входом кольцевого энергоподводящего канала, выход которого непосредственно связан с кольцевым пространством, образованным внутренней ступенчатой поверхностью ударника и внешней поверхностью керноприемной трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геологоразведочной технике и строительству и предназначено для бурения разведочных скважин. Известен пневмоударник для бурения скважин, содержащий кожух-корпус с камерами рабочего и холостого хода, ударник со сквозным осевым каналом, входящую в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска воздуха, керноприемную трубу с продольным каналом и рабочий инструмент [1]. Недостатком такого пневмоударника является недостаточная ударная мощность из-за неэффективного использования полезной площади ударника и низкая надежность из-за наличия подвижной втулки, взаимодействующей с ударником и воздухораспределительной трубой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является кольцевой пневмоударник, содержащий кожух-корпус с камерами рабочего и холостого хода, ударник со сквозным осевым каналом, входящую в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска воздуха, керноприемную трубу с продольным каналом, осевой канал для подвода энергоносителя, рабочий инструмент [2].

Недостатком такого пневмоударника является малая ударная мощность из-за неполного использования полезной площади ударника и отсутствия устройства, обеспечивающего постоянство рабочего давления во время рабочего хода ударника.

Целью изобретения является повышение ударной мощности пневмоударника за счет увеличения полезной площади ударника.

В предлагаемой конструкции пневмоударника увеличение полезной площади ударника со стороны камеры рабочего хода осуществлено за счет уменьшения внутреннего диаметра нижней части ударника до диаметра выступов керноприемной трубы, то есть за счет включения в работу разности площадей внутренней ступени ударника, постоянно находящейся под давлением энергоносителя. Нижний выступ керноприемной трубы предназначен для отсечки подачи энергоносителя в камеру холостого хода при блокировке пневмоударника, а уменьшение диаметра керноприемной трубы ниже нижнего выступа увеличивает объем камеры холостого хода, что, в свою очередь, приводит к увеличению заброса ударника и ударной мощности.

Кольцевой зазор между нижним выступом ударника и выступами керноприемной трубы небольшой по величине, выполнен для компенсации утечек энергоносителя из камеры холостого хода и, кроме того, исключает поперечные вибрационные воздействия керноприемной трубы на ударник.

На чертеже изображен кольцевой пневмоударник, общий вид.

Пневмоударник включает в себя кожух-корпус 1 с камерами рабочего хода 2 и холостого хода 3, керноприемную трубу 4 с верхним и нижним выступами 5 и 6, воздухораспределительную трубку 7 с проточкой 8, выступом 9, ударник 10, с наружным выступом 11 и внутренним выступом большей ступени 12, верхним выступом 13 меньшей ступени, втулку 14 с радиальными каналами 15 и 16, хвостовик 17 с продольными шлицами 18, поджимную втулку 19, шлицевую муфту 20, осевой канал 21 в керноприемной трубе 4, втулку 22, кольцевой энергоподводящий сетевой канал 23, тороидальный выпускной клапан 24, впускные отверстия 25 в воздухораспределительной трубке 7, подвижное седло 26, поджимную пружину 27, отверстия для впуска воздуха 28, втулку 29 для крепления воздухораспределительной трубки 7 в кожухе-корпусе 1, проточку 30 в кожухе-корпусе 1.

Пневмоударник работает следующим образом.

Воздух из сети по каналу 23, отжимая клапан 24 и седло 26 до упора с втулкой 29 по впускным отверстиям 25, каналу 31 поступает в камеру 3 холостого хода и периодически, в зависимости от положения ударника 10 при взаимодействии выступа 13 с проточкой 8 воздухораспределительной трубки 7 в камеру 2 рабочего хода. Ударник 10 начинает ускоренное движение вверх, совершая холостой ход. При этом воздух из камеры 2 рабочего хода будет вытесняться по каналу 11, отверстиям 15, 16 втулки 14 и каналу 18 хвостовика 17, осуществляя продувку забоя скважины.

По мере движения ударника 20 выступы 11 выйдут из расточки 30 корпуса 1, выхлоп из камеры 2 рабочего хода прекратится и начнется сжатие отсеченного, оставшегося в ней воздуха.

Одновременно, при совмещении выступа 12 ударника 10 с выступом 5 керноприемной трубы 4 произойдет отсечка впуска воздуха в камеру 3 холостого хода, и в ней начнется расширение оставшегося воздуха за счет чего ударник 10 будет продолжать холостой ход.

С момента выхода ударника 10 из втулки 14 начнется выхлоп из камеры 3 холостого хода по отверстиям 15, 16 и каналу 18 хвостовика 17. Ударник 10 будет продолжать холостой ход за счет сил инерции. При этом начнется торможение ударника 10 за счет воздействия воздуха на внутреннюю кольцевую площадь, образованную разностью диаметров выступов 12 и 13. Торможению ударника 10 будет также способствовать повышение давления воздуха, отсеченного в камере 2 холостого хода.

При входе выступа 13 ударника 10 в проточку 8 воздухораспределительной трубки 7 воздух из сети начнет поступать в камеру 2 холостого хода. Давление воздуха в ней резко повысится и клапан 24, который до этого под действием давления сетевого воздуха герметизировал камеру 2, под действием упругих сил сожмется и воздух через зазор между клапаном 24 и корпусом 1 по отверстиям 28 втулки 29 начнет также поступать в камеру 2 холостого хода.

Ударник 10 остановится и начнет рабочий ход. При этом используется вся полезная площадь ударника: со стороны камеры 2 холостого хода, где давление воздуха будет практически равно сетевому, благодаря дополнительному поступлению равно сетевому, благодаря дополнительному поступлению воздуха через клапанную систему, даже когда произойдет отсечка впуска воздуха через канал, образованный выступом 13 и проточкой 8, и со стороны промежуточной камеры на площадку выступа 12, образованную выступом 13, поверхностью 6 выступа 5 керноприемной трубы 4.

Ускоренный рабочий ход ударника будет продолжаться до начала выхлопа из камеры 2 через зазор между выступом 11 ударника 10 и расточку 30 корпуса 1 и каналы 15, 16, 18.

Преодолевая сопротивление воздуха, начавшего поступать в камеру 3 холостого хода, ударник 10 наносит удар по хвостовику 17 и описанный выше процесс движения будет повторяться.

В режиме блокировки пневмоударника движение энергоносителя осуществляется следующим образом.

Породоразрушающий инструмент, хвостовик 17 и ударник 10 выдвигаются вниз (вперед) из корпуса 1 на величину блокировочного хода (20-40 мм). При этом выступ 13 ударника 10 освобождает выступ 9 воздухораспределительной трубки 7, открывая путь воздуху в камеру 2 рабочего хода и через каналы 11, 15, 16, 18 на забой скважины. Поскольку одновременно выступ 12 ударника 10 взаимодействует с выступом 6 керноприемной трубы 4 подача воздуха в камеру 3 холостого хода прекращается и пневмоударник перестает работать. Конструкция такого кольцевого пневмоударника позволяет существенно повысить ударную мощность и тем самым поднять производительность труда при бурении разведочных скважин, что может составить значительный экономический эффект в масштабах страны.