RU2360092C1 - Immersed pneumatic percussion tool - Google Patents
Immersed pneumatic percussion tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360092C1 RU2360092C1 RU2008108655/03A RU2008108655A RU2360092C1 RU 2360092 C1 RU2360092 C1 RU 2360092C1 RU 2008108655/03 A RU2008108655/03 A RU 2008108655/03A RU 2008108655 A RU2008108655 A RU 2008108655A RU 2360092 C1 RU2360092 C1 RU 2360092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust
- chamber
- journal box
- central
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом.The technical solution relates to mining and construction, namely to drilling equipment, and can find application in drilling wells by impact-rotational method.
Известен погружной пневмоударник по патенту РФ №2124107, кл. Е21В 4/14, Е21С 3/24, опубл. в БИ №36, 1998 г., включающий корпус, переходник с полостью, сообщенной с магистральным трубопроводом, буровую коронку с центральным выхлопным каналом, ударный поршень с центральным каналом, камеры рабочего и холостого хода, воздухораспределительное устройство с выхлопным патрубком, выполненным в виде стакана с радиальными каналами и глухим торцем. Стакан выполнен ступенчатым, и в центральном канале ударного поршня выполнена расточка, образующая с меньшей ступенью стакана промежуточную выхлопную камеру, сообщенную с внутренней полостью стакана радиальными каналами, выполненными в меньшей ступени стакана и расположенными равномерно по длине промежуточной выхлопной камеры, а на большей ступени стакана выполнены продольные каналы, сообщающие промежуточную выхлопную камеру с камерой рабочего хода.Known submersible hammer according to the patent of the Russian Federation No. 2124107, class. Е21В 4/14, Е21С 3/24, publ. in BI No. 36, 1998, including a housing, an adapter with a cavity in communication with the main pipeline, a drill bit with a central exhaust channel, an impact piston with a central channel, working and idle chambers, an air distribution device with an exhaust pipe made in the form of a glass with radial channels and a blind end. The cup is made stepwise, and a bore is made in the central channel of the shock piston, forming an intermediate exhaust chamber with a lower stage of the glass communicating with the inner cavity of the glass by radial channels made in the lower glass stage and arranged uniformly along the length of the intermediate exhaust chamber, and at the higher glass stage longitudinal channels communicating the intermediate exhaust chamber with the stroke chamber.
Недостатком известного погружного пневмоударника является то, что воздухораспределительное устройство выполнено в виде гильзы, в которой установлен ударный поршень, что существенно уменьшает площадь поперечного сечения ударного поршня, снижает результирующие силы, действующие на ударный поршень при рабочем и холостом ходе, уменьшая ударную мощность и, как следствие, эффективность работы машины.A disadvantage of the known submersible hammer is that the air distribution device is made in the form of a sleeve in which the shock piston is installed, which significantly reduces the cross-sectional area of the shock piston, reduces the resulting forces acting on the shock piston during working and idling, reducing the shock power and, as consequence, the efficiency of the machine.
Известен погружной пневмоударник фирмы «Mission» США (см. Н.Н.Есин. Погружные пневматические машины ударного действия для бурения скважин, изд-во «Наука», Сибирское отделение, Новосибирск, 1976 г. с.49), включающий корпус, буровой инструмент с выхлопными каналами, ступенчатый ударник с расточкой в его сквозной центральной полости, в которой установлен распределительный стержень с напорными и выхлопными каналами, закрепленный в верхней части корпуса посредством демпфирующей буксы и переходника с напорным каналом и обратным клапаном.Known submersible hammer of the company "Mission" USA (see N.N. Esin. Submersible pneumatic percussion machines for drilling wells, publishing house "Science", Siberian Branch, Novosibirsk, Novosibirsk, 1976 p.49), including the housing, drilling a tool with exhaust channels, a step striker with a bore in its through central cavity, in which a distribution rod with pressure and exhaust channels is installed, fixed in the upper part of the body by means of a damping box and an adapter with a pressure channel and a check valve.
Недостатком этого пневмоударника является то, что для обеспечения оптимальных проходных сечений напорных и выхлопных каналов требуется существенное увеличение диаметра распределительного стержня, что также уменьшает эффективные площади ступенчатого ударника со стороны рабочих камер, приводит к снижению ударной мощности и, как следствие, эффективности работы машины.The disadvantage of this hammer is that in order to ensure optimal flow sections of the pressure and exhaust channels, a substantial increase in the diameter of the distribution rod is required, which also reduces the effective area of the step striker from the side of the working chambers, which leads to a decrease in the impact power and, as a result, the efficiency of the machine.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является ударное буровое устройство по патенту США №3,229,776, кл. 173-17, приоритет от 11.03.1963 г., включающее цилиндрический корпус с буксой, размещенной в его верхней части и имеющей продольные каналы, ступенчатый ударный поршень с расточкой в его сквозной центральной полости, буровое долото с центральным выхлопным каналом и распределительный шток с напорными и выхлопными каналами, состоящий из двух коаксиально установленных труб, размещенный в буксе и в ступенчатом ударном поршне, образующем в корпусе рабочие камеры прямого и обратного хода.The closest in technical essence and the totality of essential features to the proposed technical solution is an impact drilling device according to US patent No. 3.229.776, class. 173-17, priority of March 11, 1963, including a cylindrical body with a axle box located in its upper part and having longitudinal channels, a stepped shock piston with a bore in its through central cavity, a drill bit with a central exhaust channel and a distribution rod with a pressure head and exhaust channels, consisting of two coaxially mounted pipes, placed in the axle box and in a stepped shock piston forming in the housing working chambers of forward and reverse motion.
Конструктивным недостатком этого ударного бурового устройства является то, что центральный канал во внутренней трубе распределительного штока соединен с напорным трактом для подачи энергоносителя в расточку ступенчатого ударного поршня, а между внутренней и наружной трубой образованы продольные выхлопные и напорные каналы, проходные сечения которых недостаточны для выхлопа и наполнения рабочих камер прямого и обратного хода, поэтому для образования эффективных проходных сечений этих продольных каналов требуется существенное увеличение диаметра наружной трубы, что уменьшает площади ступенчатого ударного поршня со стороны рабочих камер и приводит к снижению ударной мощности. Кроме того, радиальные окна для выхлопа отработанного энергоносителя из рабочих камер прямого и обратного хода в наружной трубе размещены на небольших ее участках по длине трубы, что не способствует дроблению выхлопных струй и снижению уровня шума. Особенно высокий уровень звукового давления генерирует такое ударное буровое устройство при забурке скважины на повышенном давлении энергоносителя. Эти недостатки снижают эффективность ударного бурового устройства.A structural drawback of this impact drilling device is that the central channel in the inner pipe of the distribution rod is connected to the pressure path for supplying the energy carrier to the bore of the stepped shock piston, and longitudinal exhaust and pressure channels are formed between the inner and outer pipes, the passage sections of which are insufficient for exhaust and filling the working chambers of the forward and reverse stroke, therefore, for the formation of effective passage sections of these longitudinal channels, a substantial increase chenie diameter of the outer pipe, which reduces the area of the stepped piston impact from the working chambers of the shock and leads to power loss. In addition, the radial windows for the exhaust of the spent energy from the working chambers of the forward and reverse motion in the outer pipe are placed in small sections along the length of the pipe, which does not contribute to crushing the exhaust jets and reducing noise. A particularly high level of sound pressure is generated by such an impact drilling device when drilling a well at high energy pressure. These disadvantages reduce the effectiveness of the percussion drilling device.
Техническая задача предлагаемого решения заключается в повышении эффективности работы машины за счет увеличения ударной мощности и снижении уровня шума выхлопных газов за счет дробления струй выхлопного потока.The technical problem of the proposed solution is to increase the efficiency of the machine by increasing the impact power and reducing the noise level of the exhaust gases due to crushing of the exhaust stream jets.
Поставленная задача решается тем, что в погружном пневмоударнике, включающем корпус с буксой, размещенной в его верхней части и имеющей продольные каналы, сообщенные с напорным трактом, ступенчатый ударник с расточкой в его сквозной центральной полости, буровое долото с центральным выхлопным каналом и распределительный шток с напорными и выхлопными каналами, состоящий из двух коаксиально установленных труб, размещенный в буксе и в ступенчатом ударнике, образующем в корпусе рабочие камеры прямого и обратного хода, согласно предлагаемому решению между наружной поверхностью буксы и внутренней поверхностью корпуса образована кольцевая выхлопная камера, которая соединена с выхлопными каналами распределительного штока через радиальные отверстия, выполненные в верхней части буксы, и периодически сообщена с камерой прямого хода через радиальные отверстия, выполненные в нижней части буксы.The problem is solved in that in a submersible hammer, including a housing with a axle box located in its upper part and having longitudinal channels communicated with the pressure path, a step hammer with a bore in its through central cavity, a drill bit with a central exhaust channel and a distribution rod with pressure and exhaust channels, consisting of two coaxially installed pipes, placed in the axle box and in a step striker, forming in the housing working chambers for forward and reverse, according to the proposed decision between the outer surface of the journal box and the inner surface of the housing is formed by an annular exhaust chamber which is connected to the exhaust passages through radial stock distributor openings formed in the upper portion of the journal box, and periodically communicates with the chamber forward stroke through radial holes formed in the lower part of the journal box.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность погружного пневмоударника за счет улучшения выхлопа отработанного энергоносителя из камеры прямого хода посредством образования существенного аккумулирующего объема кольцевой выхлопной камеры, что снижает противодавление в камере прямого хода при обратном ходе ступенчатого ударника, увеличивает его ход и, как следствие, увеличивает ударную мощность, а также снижает уровень шума за счет дробления струй выхлопного потока посредством выполнения в буксе радиальных отверстий.The specified set of features allows to increase the efficiency of a submersible hammer by improving the exhaust of the spent energy from the forward chamber through the formation of a significant accumulating volume of the annular exhaust chamber, which reduces the back pressure in the forward chamber during the reverse stroke of the step striker, increases its stroke and, as a result, increases the shock power, and also reduces noise due to crushing of the exhaust stream jets by performing radial holes in the axle box ruffles.
Целесообразно трубы распределительного штока установить с образованием между ними кольцевого канала, сообщенного с напорным трактом через радиальные окна в верхней части наружной трубы и с расточкой в ступенчатом ударнике, а внутреннюю трубу выполнить с центральным выхлопным каналом и установить ее в центральном выхлопном канале бурового долота.It is advisable to install the pipes of the distribution rod with the formation of an annular channel between them, connected with the pressure path through the radial windows in the upper part of the outer pipe and with a bore in the step hammer, and make the inner pipe with the central exhaust channel and install it in the central exhaust channel of the drill bit.
Такое исполнение позволяет увеличить проходные сечения напорных и выхлопных каналов распределительного штока, что повышает эффективность работы машины.This design allows you to increase the flow area of the pressure and exhaust channels of the distribution rod, which increases the efficiency of the machine.
Целесообразно в нижней части внутренней трубы выполнить наружные продольные каналы и радиальные окна, через которые камеру обратного хода сообщить попеременно с расточкой в ступенчатом ударнике и с центральным выхлопным каналом внутренней трубы.It is advisable in the lower part of the inner pipe to make external longitudinal channels and radial windows through which the return chamber is alternately communicated with the bore in the step striker and with the central exhaust channel of the inner pipe.
Такое исполнение улучшает наполнение энергоносителем камеры обратного хода и очистку ее от отработанных газов, что повышает ударную мощность и, как следствие, эффективность работы машины.This design improves the filling of the return chamber with the energy carrier and its cleaning from exhaust gases, which increases the shock power and, as a result, the efficiency of the machine.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез погружного пневмоударника, общий вид в статическом состоянии; на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.3 - узел Б на фиг.1 в увеличенном масштабе.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design and drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section of a submersible hammer, a general view in a static state; figure 2 - node a in figure 1 on an enlarged scale; figure 3 - node B in figure 1 on an enlarged scale.
Погружной пневмоударник (далее - пневмоударник) содержит (фиг.1) корпус 1, в нижней части которого закреплена муфта 2 с буровым долотом 3, имеющие совместное подвижное шлицевое соединение и шпонку 4, ступенчатый ударник 5 с расточкой 6 и площадкой 7 в его сквозной центральной полости. В верхней части корпуса 1 размещена букса 8. Ступенчатый ударник 5 меньшей ступенью установлен в буксе 8 и разделяет полость корпуса 1 на камеру 9 обратного хода и камеры 10 и 11 прямого хода. Последние сообщены между собой продольными пазами 12 в буксе 8. В верхней части корпуса 1 установлен переходник 13 с каналом 14 напорного тракта, обратный клапан 15 с напорными каналами 16, сообщенными с продольными каналами 17 буксы 8.The submersible hammer (hereinafter referred to as the hammer) contains (1) a housing 1, in the lower part of which a coupling 2 with a drill bit 3 is fixed, having a joint movable spline connection and a key 4, a
Распределительный шток с напорными и выхлопными каналами состоит из наружной трубы 18 и внутренней трубы 19 (фиг.2), установленных коаксиально с образованием между ними кольцевого канала 20, сообщенного с одной стороны с расточкой 6 в сквозной центральной полости ступенчатого ударника 5, а с другой стороны - с напорным трактом через радиальные окна 21 в верхней части наружной трубы 18 и через продольные каналы 17 буксы 8. Внутренняя труба 19 выполнена с центральным выхлопным каналом 22 и установлена в центральном выхлопном канале 23 бурового долота 3. В нижней части внутренней трубы 19 выполнены продольные каналы 24 и радиальные окна 25 (фиг.3). Для впуска энергоносителя в камеры 10 и 11 прямого хода в наружной трубе 18 выполнены продольные каналы 26 и отверстия 27, а для выхлопа энергоносителя между наружной поверхностью буксы 8 и внутренней поверхностью корпуса 1 образована кольцевая выхлопная камера 28, которая соединена с одной стороны через радиальные отверстия 29, выполненные в верхней части буксы 8, через радиальные пазы 30 с центральным выхлопным каналом 22 внутренней трубы 19, а с другой стороны периодически сообщена с камерами 10 и 11 прямого хода через радиальные отверстия 31, выполненные в нижней части буксы 8.The distribution rod with pressure and exhaust channels consists of an
Пневмоударник работает следующим образом. Энергоноситель из напорного тракта магистрали подается в канал 14 переходника 13 (фиг.1), и обратный клапан 15 открывает напорные каналы 16, сообщенные с продольными каналами 17 буксы 8, а через радиальные окна 21, кольцевой канал 20 поступает в расточку 6 ступенчатого ударника 5. При работе пневмоударника расточка 6 постоянно сообщена с напорным трактом, и в зависимости от положения ступенчатого ударника 5 относительно наружной трубы 18 и внутренней трубы 19 происходит подача энергоносителя или в камеру 9 обратного хода через продольные каналы 24 или в камеры 10 и 11 прямого хода через продольные каналы 26 (фиг.2, 3).The hammer works as follows. The energy carrier from the pressure path of the highway is fed into the channel 14 of the adapter 13 (Fig. 1), and the check valve 15 opens the pressure channels 16, connected with the
При нижнем положении ступенчатого ударника 5 энергоноситель из расточки 6 поступает через продольные каналы 24 (фиг.3) в камеру 9 обратного хода и начинается обратный ход. При движении ступенчатого ударника 5 расточка 6 с площадкой 7 уходит из зоны расположения продольных каналов 24, и подача энергоносителя в камеру 9 обратного хода прекращается. При этом на некотором пути движения ступенчатого ударника 5 энергоноситель в камере 9 обратного хода работает с расширением, обеспечивая увеличение скорости движения, а в дальнейшем, при открытии ступенчатым ударником 5 радиальных окон 25, из камеры 9 обратного хода происходит выхлоп через центральный выхлопной канал 23 бурового долота 3. Кроме того, центральный выхлопной канал 22 внутренней трубы 19 сообщен через радиальные пазы 30 и радиальные отверстия 29, выполненные в верхней части буксы 8, с кольцевой выхлопной камерой 28, которая при выхлопе из камеры 9 обратного хода является аккумулирующим объемом для улучшения выхлопа и глушения шума. При дальнейшем движении ступенчатого ударника 5 продольные каналы 26, выполненные в наружной трубе 18, сообщаются с расточкой 6, и энергоноситель поступает в камеры 10 и 11 прямого хода, которые соединены между собой продольными пазами 12 в буксе 8.In the lower position of the
Ступенчатый ударник 5 останавливается и начинается прямой ход. При этом результирующая сила, действующая на ступенчатый ударник 5, слагается от действия энергоносителя в камерах 10 и 11 прямого хода, а также от его воздействия на площадку 7 расточки 6, что увеличивает эффективную площадь ступенчатого ударника 5 при прямом ходе по сравнению с прототипом и повышает мощность. При прямом ходе ступенчатого ударника 5 его расточка 6 уходит из зоны расположения продольных каналов 26 и впуск энергоносителя в камеры 10 и 11 прямого хода прекращается, а после открытия ступенчатым ударником 5 радиальных отверстий 31, выполненных в буксе 8, из камер 10 и 11 прямого хода происходит выхлоп через кольцевую выхлопную камеру 28, радиальные отверстия 29, радиальные пазы 30 и центральный выхлопной канал 22 внутренней трубы 19. При этом площадь проходных сечений выхлопного тракта существенно увеличена по сравнению с прототипом, а наличие большого числа радиальных отверстий 29 и 31, а также кольцевой выхлопной камеры 28 способствует снижению уровня шума. Ступенчатый ударник 5 наносит удар по буровому долоту 3 и цикл повторяется.
При подъеме пневмоударника от забоя скважины буровое долото 3 перемещается до упора в шпонку 4, и вместе с буровым долотом 3 перемещается ступенчатый ударник 5. При этом расточка 6 сообщается с радиальными окнами 25 и осуществляется продувка забоя энергоносителем, а в камеры 10 и 11 прямого хода происходит впуск энергоносителя через отверстия 27, и пневмоударник выключается из работы.When the hammer is lifted from the bottom of the well, the drill bit 3 moves all the way to the key 4, and a
Ввиду того что в предлагаемом пневмоударнике между наружной поверхностью буксы 8 и внутренней поверхностью корпуса 1 образована кольцевая выхлопная камера 28, которая соединена с выхлопными каналами распределительного штока через радиальные отверстия 29, выполненные в верхней части буксы 8, и периодически сообщена с камерами 10 и 11 прямого хода через радиальные отверстия 31, выполненные в нижней части буксы 8, улучшается выхлоп отработанного энергоносителя из камер 10 и 11 прямого и камеры 9 обратного хода, что увеличивает результирующие силы, действующие на ступенчатый ударник 5 при прямом и обратном ходе, повышает ударную мощность и снижает уровень шума за счет дробления струй выхлопных потоков посредством выполнения в буксе 8 большого числа радиальных отверстий 29 и 31.Due to the fact that in the proposed hammer between the outer surface of the
Коаксиальная установка наружной трубы 18 и внутренней трубы 19 распределительного штока с образованием между ними кольцевого канала 20, сообщенного с напорным трактом через радиальные окна 21 в верхней части наружной трубы 18 и с расточкой 6 в ступенчатом ударнике 5, а также выполнение внутренней трубы 19 с центральным выхлопным каналом 22 и установка ее в центральном выхлопном канале 23 бурового долота 3 увеличивает проходные сечения напорных и выхлопных каналов, позволяет образовать в расточке 6 площадку 7, которая при работе находится под постоянным давлением, что увеличивает эффективную площадь ступенчатого ударника 5 при прямом ходе и повышает мощность.Coaxial installation of the
Выполнение в нижней части внутренней трубы 19 наружных продольных каналов 24 и радиальных окон 25 улучшает наполнение камеры 9 обратного хода энергоносителем и его выхлоп через центральный выхлопной канал 22, который соединен с одной стороны с центральным выхлопным каналом 23 бурового долота 3, а с другой стороны - с кольцевой выхлопной камерой 28, которая является при этом аккумулирующим объемом при выхлопе из камеры 9 обратного хода, что также повышает ударную мощность и, как следствие, эффективность работы пневмоударника и снижает уровень шума.The implementation in the lower part of the
Предлагаемое устройство целесообразно использовать для работы на повышенном давлении энергоносителя.The proposed device is advisable to use to work at high pressure energy.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008108655/03A RU2360092C1 (en) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Immersed pneumatic percussion tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008108655/03A RU2360092C1 (en) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Immersed pneumatic percussion tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360092C1 true RU2360092C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008108655/03A RU2360092C1 (en) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Immersed pneumatic percussion tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360092C1 (en) |
-
2008
- 2008-03-05 RU RU2008108655/03A patent/RU2360092C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4312412A (en) | Fluid operated rock drill hammer | |
CA2426544C (en) | Percussive down-the-hole hammer for rock drilling, and a drill bit used therein | |
RU2758821C2 (en) | Drilling machine for drilling wells and method for drilling rock formation | |
US5685380A (en) | Reverse circulation down-the-hole drill | |
CA2395837C (en) | Percussive down-the-hole rock drilling hammer and piston therefor | |
CN105156025B (en) | A kind of hyperbar rushes down-hole percussion drill tool soon | |
CN104265154A (en) | Novel down-the-hole impactor | |
CN104265159B (en) | A kind of down-the-hole air hammer | |
WO1999066167A1 (en) | Percussive down-the-hole rock drilling hammer and an arrangement used therein | |
US6550554B2 (en) | Rock drill | |
CN105156024B (en) | One kind rushes wear-resistant high life down-the-hole churn drilling tools soon | |
CA1237420A (en) | Percussive action machine for making holes in the ground | |
RU2360092C1 (en) | Immersed pneumatic percussion tool | |
US11834929B2 (en) | Down the hole drilling assembly and apparatus | |
RU2581652C1 (en) | Pneumatic hammer mechanism | |
RU2124107C1 (en) | Down-hole pneumatic striker | |
RU2252996C1 (en) | Pneumatic down-striker | |
CN102434094A (en) | Piston tail pipe type impacter of valveless single-cylinder type downhole | |
RU2647716C1 (en) | Submersible pneumatic impact tool | |
RU2290488C1 (en) | Downhole hammer (variants) | |
CN112969838A (en) | Down-the-hole hammer drill bit assembly | |
RU2433242C1 (en) | Submersible air hammer | |
CN115949336B (en) | Pneumatic impactor | |
SU977756A1 (en) | Deep well pneumatic hammer drill | |
SU1348509A1 (en) | Submersible pneumatic percussive tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120306 |