Устройство ударного действия для бурения скважин

О П И С А Н И Е (и 560977И ЗО Ь РЕ П Й И Я Союз Советсниих Социалистииесюа Ресяублин(51) М. Кл,Е 21 С 3/20 Е 25 О 11/12 7.09.75 (21) 218363ем заявки МГасударатаеаный кавататСааата Иааатраа ЕССаа деяам азабратаейн аткрытий(46) Дата опубликования описания 23.09.(72) Автор" изобретения Новочеркасский ордена Трудового Красног политехнический институт имени Серго Ор амен(54) УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН95 устрэ во. Изобретение относится к устройствам ударного действия,: применяемым для бурения скважин в горных породах.Известны устройства ударного действия, в которых в качестве ударного узла применены кривошипно-шатунные механизмы 11В известных устройствах можно изменять энергию удара путем изменения давления сжатого воздуха в запоршневом пространстве, но лишь в небольших пределах.Наиболее близким к предлагаемому является устройство ударного действия для бурения скважин, включающее боек и поршень, расположенные в цилиндре с окнами, кривошипно-шатунный механизм и аккумулятор, соединенный с полостью цилиндра посредством трубопроводов для открывания входного окна в период рабочего хода при повороте кривошипы на угол 90-120 о от верхней мертвой точки 21. Недостатком известного устроиства является то, что после перемены хода поршень не сразу поджимает. боек для последующего удара, а только после поворота кривошипа на угол 60-90 о эт нижней мертвой тэчки, К этому времени скэрэсть пор 1 п.- ця достигает ирактически максимальцогозначения. Такую же скорость долженмгновенно приобретать и боек. Это вызываетдинамическое цагружение деталей приводапри хэлостом ходе,Чтобы уменьшить диналлическэе воздействие на привод необходимо ограничить массу 10 бойка, что приводит к снижению энергии удара и уменьшению КПД устройства.Цель изобретения - повышение КПД засчет увеличения энергии удара.Поставленная цель достигается тем, что 15 устройство снабжено дэполцительным кривошипнэ-шатунным механизмом, который установлен в цилиндре между. поршнем и бойкоми соединен с последним, при этом валыдополнительнэгэ и эсцэвцэгэ крцвэшипэв 20 соединены посредством управляемэй муфты.Радиус дополццтельцогэ крцвошипа целесообразно выбрать равным 0,5-0,75длины основного кривэшипа.На чертеже изображено предлагаемоеУстройство имеет цилиндр 1, внутри которого помещены боек 2 и поршень 3, кри-вошипно-шатунный преобразовательный механизм, состоящий из шатуна 4 и кривошипа 5, соединенного муфтой 6 с приводным двигателем 7, аккумулятор 8, сообщенный с полостью цилиндр 1 между поршнем 3 и бойком 2 посредством трубопровода 9 и 10 с обратными клапанами 11 и 12, причем трубопровод 9 расположен так, что его ок- щ но 13 нигде не перекрывается ни поршнем, ни бойком, а трубопровод 10 расположен так, что входное окно 14 открывается бойком в период рабочего хода при повороте кривошипа на угол 90-120 о 35 от верхней мертвой точки.В нижнюю часть цилиндра, постоянно сообщающуюся с атмосферой, входит хвостовик 15 рабочего инструмента, воспринимающего удары бойка 2. 20Боек 2 посредством гибкого элемента 16 соединен с дополнительным кривошипом 17, вал которого при помощи управляемой муфты 18 и передачи 19 включается в силовую цепь привода в тот момент, 25 когда кривошип 5 находится в нижней мерт-. вой точке, и отключается при располохсении кривошипа в верхней мертвой точке, причем радиус кривошипа 17 принимается равным 0,50-0,75 длины кривошипа 5, 30В качестве управляемой муфты 18 можно использовать, например, шинно-пневматическую муфту, камера 20 которой при помощи профильного кулачка 21 и клапанов 22 и 23 может периодически сооб- З 5 щаться либо с линией нагнетания 24, либо с линией слива 25.Устройство работает следующим образом.На чертеже показан момент, когда кривошипы 5 и 17 находятся в нижней мерт О вой точке, В это время клапан 23 сообщает камеру 20 шинной муфты 18 с линией нагнетания, кривошип 17 через передачу 19 соединяется с валом кривошипа 5 и приводным двигателем 7, 45В связи с этим и поршень 3, и боек 2 постепенно,идут вверх, однако скорость поршня больше, чем бойка, и жидкость из аккумулятора 8 через обратный клапан 13. поступает в полость цилиндра 1 между поршнем 50 и бойком, компенсируя разницу в пройденном пути.Когда кривошипы подходят к верхней мертвой точке, боек и поршень останавливается. 55К этому моменту кулачок 21 повораочивается на 3.80, клапан 23 перекрывает доступ сжатого воздуха в камеру 20, а клапан 22 сообщает ее с атмосферой. Муфта 18 отключает кривошип 17 эт си лового привода, движение бойка вниз происходит только под действием поршня 3 с той же скоростью.При повороте кривошипа 5 на угол 90- 120 от верхней мертвой точки боек 12 открывает входное окно 14 трубопровода 10 и наносит по хвостовику 15 удар, имея наибольший запас кинетической энергии.Поршень 3, продолжая движение вниз, вытесняет жидкость из полости цилиндра 1 через клапан 12 в аккумулятор 8.Поскольку сопротивление вытеснению жидкости незначительно, энергия приводного двигателя 7 аккумулируется в муфте 18, выполняющей в этот период роль маховика. В данном случае происходит не преобразование энергии из одной формы в другую, а перераспределение ее между поршнем и маховиком с минимальными потерями.Когда кривошип 5 достигает нижней мертвой точки, поршень 3 останавливается, заканчивается рабочий ход, При дальнейшем вращении кривошипа 5 цикл работы устройства повторяется в описанной выше последовательности.Если нужно перейти на безударный режим работы, то следует прекратить подачу сжатого воздуха в муфту 18, и предлагаемое устройство будет действовать как насос, осуществляя циркуляцию жидкости из акумулятора 8 в полость цилиндра между поршнем и бойком и обратно,Формула изобретения 1. Устройство ударнэго действия для бурения скважин, включающее боек и поршень, расположенные в цилиндре с окнами, кривошипно-шатунный механизм и аккумулятор, соединенный с полостью цилиндра посредством трубопроводов для открывания входного окна в период рабочего хода при повороте кривошипа на угол 90- 120 о от верхней мертвой точки, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения энергии удара, оно снабжено дэполнительным кривошипно-шатунным механизмом, котэрый установлен в цилиндре между пэршнем и бойком и соединен с последним, при этэм валы дополнительного и эснэвного кривэшипов соединены посредством управляемой муфты.2, Устройствэ по и, 1, э т л и ч а ю - щ е е с я тем, чтэ радиус п,лцц 1.лов560977 Составитель В. Махаеваедактор С, Титова Техред В. Куприянов Корректор С, Патруше аз 1544/143 Тираж 757 БНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушскСССР а филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного кривошипа равен 0,50-0,75 длины основного кривошипа.Источники информации, принятые во внимание прч экспертизе: 1, Авторское:свидетельство СССРМ 1.44803, кл. Е 21 С 3/06, 1960. 2. Авторское свидетельство СССРМ 416237, кл. В 25 Э 11/12, 1972 ПодписноеСовета Министроткрытийя наб., д. 4/5