Устройство для ударно-вращательного бурения

/03 щен нада вращ огосту 1. Бюл. У 15ский политехническ и иневон вткой 13.233 с о участ ени тур ршне 3, ы 14 пе ССР8. ско ск О,ерез шл Одноврекой энербины 14еремещение р е произойи втулкиршает вибение. УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬ буров о роходк габарива раз, а на И я к машинопроизводстользуемых ение относ частности танков, ис скважин и строению, вву буровыхдля проходкгеологическЦель изо инжене ноизыскания тения - с ение габаритов устроис На чертеже во, общий вид Устройство го бурения со ма подъема и пульта управл но не показан содержащего к совместно с флва.изображено устройс длястоитопускения а Нц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОВ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНОГО БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится ктехыке и предназначено дляскважин при инженерно-геологизысканиях. Цель - снижениетов устр-,ва. В корпусе устрмещен попый ударный поршень ибровращательноиз рамы, механизния инструмента,на чертеже условтакже привода,образующий ем 2 и поршнем 3 его внутренней стенке раэме правляющий аппарат 19 приво ния, выполненного в виде мн пенчатой турбины 14 с роторо ротора выполнен в виде шлиц ки 13, Кинематически с втул связан шпиндель 9 с рабочим ментом посредством шлицевог На втулке 13 размещены ступ бины 14, расположенные в по Кинетическая энергия турбин дается втулке 13, а от нее ч цевой участок - шпинделю 9. менно с передачей кинетичес гии струи газа ступеням тур часть ее затрачивается на и поршня 3 до тех пор, пока н дет удар торцов шпинделя 9 13. Т. обр, шпиндель 9 сове рационное-вращательное движ 1 ил,камеру сгорания 4 с продувочными 5 ивыпускными б окнами. На фланце 2размещены клапаны 7 для подачи свежего заряда рабочей смеси в камерусгорания и устройство 8 для егозажигания. В правый торец корпусасоосно со шпинделем 9 и поршнем 3 установлен фланец 10, на котором закреплена пружина 11, взаимодействующая.с днищем 12 поршня. На шпинделе9 с помощью шлицевого соединениясмонтирована втулка 13, на которойразмещены ступени турбины 14, расположенные в поршне 3. В левом днище15 поршня 3 со стороны камеры сгорания размещен сопловой аппарат 16.По окружности юбки поршня выполнены сквозные окна 17, которые сообщаются с помощью каналов 18 с выпускными окнами 6, На внутренней поверхности юбки, поршня закреплены ступени направляющего аппарата 19. с лопатками 20,Устройство для ударно-вращательного бурения работает следующим образом. Подготовленная рабочая смась с помощью специального устройства (на чертеже условно не показано) поступает в камеру сгорания 4 через впускной распределитель и клапаны 7, поршень при этом находится в крайнем левом положении. После наполнения всего пространства камеры сгорания осуществляется зажигание рабочей смеси с помощью устройства 8. В результате ее горения возрастает температура и давление в полости, образованной камерой сгорания и пространством между днищами 15 и 12 поршня, 25Поршень под действием давления газов перемещается по корпусу 1 и шпинделю 9 до тех пор пока выходные окна 17 и соответственно прямоугольные каналы 18 не совместятся с вы-. хлопными окнами 6. В результате разности давления между сжатыми газами и атмосферой газы устремляются наружу через выхлопные окна 6 тем самым последовательнопередавая кинетическую энергию ступенями турбины 14. Накопившаяся энергия рабочего газа в камере сгорания 4 расходуется не сразу, а постепенно. Вначале струя рабочего газа попадает через сопловой 40 аппарат 16 на лопатки первой ступени турбины 14, затем она формируется снова,с помощью лопаток 20 направляющего аппарата 19 передается на последующие ступени. 45Так как многоступенчатая турбина 14 кинематически связана с втулкой 13, то вращающий момент от.нее передается через шлицевое соединение шпинделю 9. Одновременно с рабочим процессом передачи кинетической энергии струи газа турбинам часть ее затрачивается на перемещение поршня 3 в сторону пружины 11, которое продолжается до тех пор, пока не произойдет удар торцов шпинделя 9 и втулки 13, а усилия от пружины и давление газов со стороны камеры сгорания не выравниваются. Таким образом, шпиндель 9 совершает вибрационно-вращательное движение. Поскольку процесс протекает очень быстропоршень совместно со шпинделем 9 перемещается по инерции до тех пор, пока не откроется продувочное окно 5. Одновременно сжимается пружина 11 и воздух, находящийся между днищем 12 поршня 3 и крышкой 10. После остановки поршня 3 и продувки камеры сгорания воздухом поршень под действием сжатого воздуха и пружины 11 перемещается влево, совершая холостой ход, при этом в момент закрытия продувочного окна 5 начинается подача свежего заряда.Во время холостого хода поршня турбина вращается по инерции, что способствует перемешиванию тепловоэдушной смеси в рабочем объеме турбины и камеры сгорания. Затем цикл повторяется.За счет исключения передаточных механизмов и использования термодинамической энергии газа на привод бурового инструмента повышается эффективность работы и КПД установки.Формула изобретенияУстройство для ударно-вращательного бурения, включающее корпус с размещенным в нем ударным поршнем и приводом вращения в виде многоступенчатой турбины с ротором и направляющим аппаратом, а также шпиндель с рабочим инструментом, кинематически связанный с валом ротора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения габаритов устройства, ударный поршень выполнен полым, а на его внутренней стенке размещен направляющий аппарат, при этом вал ротора выполнен в виде шлицевой втулки, а шпиндель имеет шлицевой участок для связи с валом ротора.1643710 3 МлицеРж СаЕйьЕни Составитель Ю,СтреловЛ.Лашкова Техред С,Мигунова Корректор И.Демчи да нПроизводственно-издательский комбинат Пат Ужгород, ул. Гагари Заказ 1456 Тираж 310 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5