SU1490231A1 - Пневматическое реверсивное устройство ударного действи дл проходки скважин в грунте - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной и строительной отрасл м пром-сти и м. б. использовано дл  проходки скважин в грунте. Цель изобретени  - повышение эффективности работы за счет повышени  энергии удара в режиме пр мого хода. В корпусе 1 размещены ударник 2 с окном 3 и полостью 4, воздухораспределительный узел со ступенчатым патрубком 5, ступенчатым стеблем и подвижной втулкой (В). Последн   образует совместно с патрубком 5 кольцевую полость (КП). Выполнена В составной из гильзы и кольца, св занных резьбовым соединением дл  регулировани  энергии удара. В стебле выполнены продольные каналы дл  подачи сжатого воздуха в полость 4 и сообщени  КП с атмосферой. Стебель удерживаетс  в переднем положении пружиной 14. При подаче сжатого воздуха через стебель в камеру 8 пр мого хода ударник 2 движетс  вперед и наносит удар по корпусу 1. При обратном ходе ударника 2 окно 3 совмещаетс  с КП. В последней повышаетс  давление. При этом В сдвигаетс  вправо до упора. После выхода окна 3 в выхлопную камеру 9 давление в последней возрастает, а В перемещаетс  влево. При этом удлин етс  врем  выхлопа из камеры обратного хода и обеспечиваетс  возможность проходки вертикальных скважин за счет удержани  В в крайнем правом положении давлением воздуха в КП. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Фиг.1

3-lAS

Изобретение относитс  к горной и строительной отрасли и может быть использовано дл  проходки скважин D грунте.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы за счет повышени  энергии удара в режиме пр мого хода,

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, разрез; на

фиг.2 - воздухораспределительный

узел, разрез; на фиг.З - вариант выполнени  воздухораспределительного узла, разрез.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещен ударник 2 с окном 3 II полостью 4, в которой размещен ступенчатый патрубок 5, прикрепленный посредством амортизатора 6 к корпусу 1 . Ударник 2 сов- местно с корпусом 1 образует камеру 7 обратного хода, совместно с патрубком 5 - камеру 8 пр мого хода, а совместно с корпусом 1, патрубком 5 и амортизатором 6 - выхлопную каме- ру 9, котора  через окна 10 амортизатора соединена с атмосферой. На патрубке 5 установлен клапан 11 , исключающий попадание грунта во внутреннюю полость устройства и одновре- менно герметизирую; выхлопную камеру 9, благодар  чему в момент сообщени  ее с камерой 7 обратного хода происходит повышение давлени  сжатого иоздухг, наход шегос;; в этой ка- мере. Внутри патрубка Ь размещен подпружиненный ступенчаты - тебель 12 с кпнсшом 13. Стебель 12 ч патрубок 5 ot3i533yioT воздухораспределительный узел. 1родо;тьиый капа.:: 13 сообщает между собой цилиндрические JipBcpxHoc- ги большего и меньшего диа- мет|1О11 с геОл  12. Между ступенчатыми патрубкп; 5 и стеблем 12 установлена пружит - На меньшей ступени стеб- л  12 выполнено отверстие 15, смещенное отноглггельно капала 13 на 90. В пере.дней пасти болььче ступени патрубка 5 выполнен кольцевой выступ 16, который совместно с подвижной ступоичатой втулкой 17 образует сообщенную с атмосс1 ерой полость. Меньша  ступень 18 втулки 17 размещена в проточке патрубка 5, на котором выполнен упор 19 дл  ограничени  перемеп ени  втулки 17. На большей ступени патрубка 5 имеетс  окно 20, выход пее в полость 21, образованную перегн им торцом ПОДВ1ШНОЙ ступенчатой гпуш.-и 17,

задним торцом кольцевого выступа 16 и цилиндрической поверхностью патрубка 5 . К ступенчатому стеблю 12 в хвостовой его части прикреплен шланг 22 дл  подвода сжатого воздуха. В передней части патрубка 5 закреплено эластичное кольцо 23. Возможна установка пружины 24 между патрубком 12 и ступенчат ой подвижной втулкой 17. Втулка 17 может быть выполнена составной из двух частей: гильзы 25 и жесткого кольца 26, соединенных между собой резьбой 27. Стебель 12 образует с патрубком 5 две кольцевые полости 28 и 29, Патрубок 5 выполнен с дополнительным радиальным каналом 30. / ополнительный радиальный канал

31в теле ступенчатого стебл  12 может быть образован кольцевой проточкой 32, стенкой патрубка 5 и окном 33, соедин ющим кольцевую проточку

32и канал 13 стебл  12. Устройство работает следующим

образом.

Режим пр мого хода.

Стебель 12 находитс  в переднем положении и удерживаетс  там пружиной 14. Окно 20 перекрыто ступенью большего диаметра стебл  12. При подаче сжатого воздуха по шлангу 22 и стеблю 12 в камеру 8 пр мого хода ударник 2 движетс  вперед и в крайнем своем переднем положении наносит удар по корпусу 1. При этом окно 3 ударника 2 выходит за передний торец ступени большего диаметра патрубка 5 и сжатый воздух из камеры 8 пр мого хода через окно 3 ударника 2 поступает в камеру 7 обратного хода. В обеих камерах устанавливаетс  одинаковое давление сжатого воздуха, однако из-зз разных площадей ударпи- ка 2, выход щих в камеру 7 и 8, возникает сила, сдвигающа  ударник 2 в направлении хвостовой части корпуса 1. После перекрыти  окна 3 ударника 2 стенками ступени большего диаметра патрубка 5 сжатый воздух в камеру 7 не поступает.Ударник 2 продолжает свое движение в сторону хвостовой части корпуса за счет расширени  сжатого воздуха в камере 7. Когда окно 3 ударника 2 совместитс  с кольцевой полостью 18, то в последней повышаетс  давление сжатого воздуха, под действием которого ступенчата  втулка 17 сдвинетс  в крайнее правое положение , ограниченное упором 19 патрубка

514

5. После того как окно 3 ударника 2 выйдет на заднюю торцовую кромку втулки 17, произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 7 в камеру 9 и через канал 10 амортизатора 6 в атмосферу . При выхлопе клапан 11 отожметс , пропустив поток сжатого воздуха . В камере 7 давление сжатого воздуха упадет и практически станет равным атмосферному. Под действием сжатого Еоздуха, наход щегос  в камере 8, ударник 2 пойдет вперед. При выхлопе сжатого воздуха из камеры 7 в камеру 9 в пос ледней повыситс  давление, которое будет воздействовать на всю торцовую поверхность втулки 17. Полость 18 посто нно соединена с атмосферой через окно 20 патрубка и канал 13 стеб л  12. В силу того, что сечение канала 13 меньше проходного сечени  окна 3 ударника 2, то в момент сообщени  окна 3 с полостью 18 в последней поднимаетс  давление сжатого воздуха благодар  которому происходит осевое смещение втулки 17. При движении ударника 2 в сторону хвостовой части корпуса 1 окно 3 перекрываетс  втулкой 17 и в полость 18 сжатый воздух не поступает. Однако через канал 13 он посто нно из полости 18 истекает и в конечном итоге давление воздуха в полости 18 становитс  близким к атмосферному. Поэтому при подъеме давлени  в камере 9 во врем  выхлопа сжатого воздуха из камеры 7 втулка 17 смещаетс  вперед, занима  крайнее переднее положение. При движении ударника 2 вперед под действием ежа- того воздуха в камере 9 на части пути камера 7 через окно 3 будет сообщена с камерой 9, т.е. сжати  воздуха в камере 7 на этой части цикла не будет, и следовательно, уменьшитс  сопротивление воздуха со стороны камеры 7, действующей на ударник 2. Под действием давлени  воздуха в камере 8 ударник 2 будет набирать кинетическую энергию большую, чем в слу- чае, если бы возрастало сопротивление , преп тствующее его движению. После того как окно 3 ударника 2 зайдет за кромку втулки 17, в камере 7 будет происходить сжатие воздуха, которое будет оказывать сопротивление движущемус  ударнику 2. В переднем положении ударник 2 нанесет удар по корпусу 1 и в то же врем  откроет16

с  окно 3 ударника 2 (оно вьп щет за передний торец патрубка 5) и сжатый воздух из камеры 8 через окно 3 ударника поступит в камеру 7. Цикл повторитс  аналогично описанному. Сжатый воздух, просочившийс  через зазоры между контактирующими поверхност ми патрубка, ударника и втулки, в полость , образованную торцовыми стенками патрубка 5 и втулки 17, через радиальные каналы 30 и 31 патрубка 5 и стебл  12 и канал 13 удал етс  в атмосферу. Дл  повышени  надежности удалени  просочившегос  в полость сжатЗго воздуха канал 31 стебл  12 целесообразно выполн ть в виде кольцевой проточки 32 и окна 33. В этом слу,чае при случайном развороте стебл  кольцева  проточка 32 обеспечит надежное соединение между собой каналов 13 стебл  12 и 30 патрубка 5.

Движущийс  ударник 2 в том или ином направлении способствует перемещению втулки 17, т.е. направлени  их движени  совпадают и возникающие между их контактирующими поверхност ми силы трени  способствуют осуществлению нужного цикла.

Возможно использование дополнительной пружины 24, котора  после снижени  давлени  сжатого воздуха в полости 21 способствует перемещению втулки 17 в исходное положение. Выполнение втулки 17 составноРц позвол ет регулировать энергию удара за счет изменени  длины втулки 17. Кроме того, упрощает отладку конструкции . При увеличении длины втулки 17 будет уменьшатьс  продолжительность сообщени  камеры 7 с атмосферой, что уменьшит энергию удара. Обратное действие, т.е. уменьшение длины втулки 17 приведет к увеличению энергии удара за счет увеличени  продолжительности сообщени  камеры 7 с атмосферой .

Режим обратного хода.

йл  перевода устройства с работы пр мого хода на обратный необходимо нат нуть шланг 22. При этом ступенчатый стебель 12 сметаетс  в осевом направлении, снима  пр -жину 1Д и занима  крайнее заднее положение, где удерживаетс  давлением сжатого воздуха , поступающего через образовавшийс  зазор между цилиндрическим выступом 16 и эластичным кольцом 23 в полость 28. Полость 29 отсечена от

магистрали, так как выход отверсти  15 перекрыт внутренней поверхностью патрубка 5. При подаче сжатого воздуха он поступает в камеру 8 и через окно 3 D камеру 7, возвраща  ударник в заднее положение. Проход  окном 3 над полостью 18, сжатый воздух дополнительно поступает в камеру 7 через окно 20 патрубка 5 и полость 18, ко- торые посто нно сообщены с магистралью (в режиме обратного хода). Происходит дополнительна  подача сжатого воздуха в камеру 7, котора  в процессе движени  ударника 2 увеличила свой объем. Больщий объем поступившего воздуха забрасывает ударник 2 на большее рассто ние. Это рассто ние соответствует размещению задней наковальни , по которой удар ет ударник 2 это гайка, котора  ввинчиваетс  в корпус или кольцевые выступы в хвостовой части корпуса. После выхода окна 3 ударника 2 за заднюю кромку втулки 17 происходит выхлоп сжатого воздуха из камеры 7. Однако в силу того, что ударник 2 получил большую кинетическую энергию за счет большего объема камеры 7 и более продолжительного сообщени  ее с магистралью ударник 2 по инерции пройдет больший путь, чем в режиме пр моI o хода и ударит по хвостовой части корпуса 1, следствием чего  вл етс  смена направлени  ударного импульса. После этого ударник 2 движетс  вперед до . момента, когда окно 3 сообщитс  с полостью 18 и сжатый воздух поступит в камеру 7, где он будет тормозить ударник 2. 3 св зи с тем, что впуск сжатогс.) воздуха в камеру 7 произошел раньше , чем в режиме г;р мого хода, ударник затормозитс  сжатым воздухом камеры 7, ис1члючив его касание с передним внутренним торцом корпуса 1. Под действием этого воздуха он затем будет смещен с обратном направлении до наиесен   удара по хвостовой част корпуса 1. Цикл будет повторен. Обычно в режиме обратного хода окно 3 ударника 2 не выходит за переднюю торцовую кромку ступени большего диаметра патрубка 5. Б режиме пр мого хода воздухораспределением управл ют крайние кромки патрубка 5 и втулки 17, а в режиме обратного хода - кромки втулки 17 (передн   и задн  ).Во втором случае длина между воздухорас пределительными кромками меньше, а

впуск сжатого воздуха в камеру 7 осуществл етс  раньше и в св зи с большим объемом камеры 7 среднее давление сжатого воздуха будет больше. Все эти факторы приведут к тому, что удара на передней части корпуса не будет, но по витс  удар по хвостовой части корпуса, что и соответствует смене режима работы устройства.

Дл  перевода с обратного хода на пр мой необходимо отключить подачу сжатого воздуха в устройство. Под действием пружины 1Д стебель 12 займет переднее положение, показанное на фиг.1-3. Эластичное кольцо 23, контактиру  с выступом стебл  12, исключит поступление сжатого воздуха Б полость 28. Окно 20 патрубка 5 будет перекрыто ступенью большего диаметра стебл  12. Просочившийс  через зазоры сжатый воздух из полости 21 через окно 20 патрубка 5 и канал 13 стебл  12 будет удал тьс  в атмосферу . При подаче сжатого воздуха ударник 2 начнет двигатьс  возвратно- поступательно, нанос  удары по передней части корпуса, что и характеризи рует режим работы пр мого хода.

Таким образом применение предлагаемого устройства позволит повысить скорость проходки скважины за счет повышени  энергии удара без увеличени  расхода сжатого воздуха. При это можно, не мен   энергию удара, уменьшить расход сжатого воздуха.

Claims (1)

1. Пневматическое реверсивное устройство ударного действи  дл  проходки скважин в грунте, включающее корпус с размещенным в нем ударником с полостью и окном в хвостовой части, воздухораспределительный узел в виде патрубка с упорами с окном и проточкой на ступени большего диаметра и втулки, размещенной на внешней поверхности патрубка, амортизатор с каналами и шланг дл  подвода сжатого воздуха, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  эффективности работы за счет повышени  энергии удара в режиме пр мого хода, оно снабжено ступенчатым стеблем, размещенным внутри патрубка, при этом последний выполнен ступенчатым, а втулка размещена с возможностью осевого перемещени  на ступени больif ;7

..,« 19 13 5 12

JJ / / /

г «

у

гмт -г/гт // ///////

X X X 1L Ч V XXX4 ..

(pLLZ.l

26

24

13

чччччччччч чХчччч.ччХчччччччччч

г лу///////4

.4 ч ч у 1