RU2713043C1 - Pneumatic impact mechanism - Google Patents

Pneumatic impact mechanism Download PDF

Info

Publication number
RU2713043C1
RU2713043C1 RU2019118429A RU2019118429A RU2713043C1 RU 2713043 C1 RU2713043 C1 RU 2713043C1 RU 2019118429 A RU2019118429 A RU 2019118429A RU 2019118429 A RU2019118429 A RU 2019118429A RU 2713043 C1 RU2713043 C1 RU 2713043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adapter
channel
central channel
piston
rod
Prior art date
Application number
RU2019118429A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Белоусов
Владимир Владимирович Тимонин
Надежда Назимовна Заболоцкая
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2019118429A priority Critical patent/RU2713043C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713043C1 publication Critical patent/RU2713043C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/26—Control devices for adjusting the stroke of the piston or the force or frequency of impact thereof
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.
SUBSTANCE: invention relates to mining and construction – to drilling equipment, is used for drilling wells by the rotary-shock method. Pneumatic impact mechanism comprises a housing with a drill bit, in which a piston is located, forming a working and idle stroke chamber with its walls, adapter for connection with pressure main line of energy carrier, having central channel and overlapping therein, made integral with adapter and separating its central channel to rear part, interconnected with side channels in adapter wall, and front part communicated with holes in annular groove bottom made along adapter outer lateral surface, in which is installed with pre-tension elastic valve in the form of toroid, forming with housing and adapter above-valve cavity, interconnected with pressure main through said side channels in wall adapter, and rear part of its central channel, and with housing walls – channel for energy carrier inlet into working stroke chamber, wherein said elastic valve is installed with possibility of periodic opening of energy carrier inlet channel from above above-valve cavity into idle stroke chamber, which includes holes in bottom of said annular groove of adapter, front part of its central channel and axial channel of slide valve rod, directly connected with central channel of piston. Slide rod is installed in bore of adapter made at its front end face in front part of its central channel, and is fixed in adapter by cylindrical rod installed in through hole made from side surface of adapter and aligned with through hole made in slide valve rod.
EFFECT: simplified design, reduced losses of energy carrier head at filling of idle stroke chamber, increased operational reliability.
3 cl, 1 dwg

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 пневматический ударный механизм по патенту РФ № 2581652, кл. Е21В 4/14, опубл. в Бюл. №11, 2016 г., содержащий корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник, изготовленный с центральным каналом и с боковыми каналами в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом в центральном канале переходника закреплены шток-золотник с осевым каналом и гильза с магистральным каналом и отверстиями, которыми магистральный канал сообщен с надклапанной полостью через указанные боковые каналы в стенке переходника. Гильза выполнена с дном, которым перекрыт её магистральный канал, а в переходнике, в зоне внутренней опорной поверхности указанного клапана в кольцевой канавке, выполнены отверстия для периодического сообщения надклапанной полости через центральный канал переходника с осевым каналом штока-золотника.Known pneumatic shock mechanism according to the patent of the Russian Federation No. 2581652, class. ЕВВ 4/14, publ. in bull. No. 11, 2016, containing a housing in which a piston is located, forming with its walls a working and idle chamber, an adapter made with a central channel and with side channels in its wall, and an annular groove is made on the outer surface of the adapter, in which an elastic valve in the form of a torus is installed with a preload, forming with the body and the adapter a valvular cavity, and with the walls of the body - a channel for the energy carrier to enter the working chamber, while closing the shutter in the central channel Lena-valve stem having an axial channel and the sleeve with the main channel and holes, which main channel communicates with supravalvular cavity through said lateral passages in the wall of the adapter. The sleeve is made with a bottom, which is blocked by its main channel, and in the adapter, in the zone of the internal supporting surface of the specified valve in the annular groove, holes are made for periodic communication of the supravalvular cavity through the central channel of the adapter with the axial channel of the spool.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник, изготовленный с центральным каналом и боковыми каналами в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом в центральном канале переходника закреплен шток-золотник с осевым каналом, а в кольцевой канавке переходника в зоне внутренней опорной поверхности указанного клапана выполнены отверстия для периодического сообщения надклапанной полости с осевым каналом штока-золотника через центральный канал переходника, в котором образовано дно, перекрывающее центральный канал переходника.Common features of the analogue and the proposed technical solution are: a housing in which the piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter made with a central channel and side channels in its wall, and an annular groove is made on the outer surface of the adapter, in which an elastic valve in the form of a torus is installed with a preload, forming a valvular cavity with a body and an adapter, and with a body wall a channel for the energy carrier to enter the working chamber yes, at the same time, a spool-rod with an axial channel is fixed in the central channel of the adapter, and holes are made in the annular groove of the adapter in the area of the inner supporting surface of the specified valve for periodic communication of the supravalve cavity with the axial channel of the spool-rod through the central channel of the adapter, in which the bottom is formed blocking the central channel of the adapter.

Главным недостатком этого механизма является сложность конструктивного исполнения подвода энергоносителя в камеру 4 холостого хода из осевого канала 14 штока-золотника 13, который выполнен не со сквозным осевым каналом, а с пробкой 23. Поэтому для впуска энергоносителя в камеру 4 холостого хода в стенке штока-золотника 13 выполнены радиальные каналы 22, а в поршне 2 расточка 25, что вызывает существенные потери напора энергоносителя, снижая эффективность механизма. Кроме того, расточка 25 в поршне 2 уменьшает его прочность при ударных нагрузках, что снижает его эксплуатационную надежность, а значит, и эффективность работы.The main disadvantage of this mechanism is the complexity of the design of the energy supply to the idle chamber 4 from the axial channel 14 of the spool 13, which is made not with a through axial channel, but with a plug 23. Therefore, for the energy carrier to enter the idle chamber 4 in the rod wall, the spool 13 is made of radial channels 22, and in the piston 2, the bore 25, which causes significant pressure losses of the energy carrier, reducing the efficiency of the mechanism. In addition, the bore 25 in the piston 2 reduces its strength under shock loads, which reduces its operational reliability, and hence the efficiency.

Другим недостатком этого механизма является то, что дно 18, перекрывающее центральный канал 7 переходника 5, выполнено за одно целое с гильзой 15, а шток-золотник 13 закреплен в переходнике 5 посредством стопорного кольца 20, что существенно усложняет конструкцию механизма, создает неудобства при его сборке и разборке, снижая эффективность механизма.Another disadvantage of this mechanism is that the bottom 18, overlapping the Central channel 7 of the adapter 5, is made in one piece with the sleeve 15, and the rod-valve 13 is fixed in the adapter 5 by means of the locking ring 20, which significantly complicates the design of the mechanism, creating inconvenience to it assembly and disassembly, reducing the effectiveness of the mechanism.

Существенным недостатком этого механизма является и то, что в блокировочном режиме работы весь энергоноситель поступает только в камеру 3 рабочего хода через радиальные каналы 22 штока-золотника 13, которые открываются в камеру 3 рабочего хода при смещении вперед поршня 2 вместе с инструментом 29. При этом из камеры 3 рабочего хода энергоноситель удаляется в затрубное пространство скважины через выхлопные окна 28, а в продувочный канал 30 инструмента 29 энергоноситель для очистки забоя и охлаждения буровой коронки не подается, что снижает эксплуатационную надежность механизма и его эффективность.A significant drawback of this mechanism is that in the blocking mode of operation, the entire energy source enters only into the chamber 3 of the working stroke through the radial channels 22 of the spool 13, which open into the chamber 3 of the working stroke when the piston 2 is moved forward together with the tool 29. from the chamber 3 of the working stroke, the energy carrier is removed into the annulus of the well through the exhaust windows 28, and the energy carrier is not supplied to the purge channel 30 of the tool 29 to clean the bottom and cool the drill bit, which reduces atatsionnuyu mechanism reliability and its efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является пневматический ударный механизм по патенту РФ № 2652518, кл. E21В 4/14, опубл. в Бюл. № 12, 2018г., содержащий корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью, имеющий центральный и боковые каналы в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка с отверстиями в её дне, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через боковые каналы и центральный канал переходника, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне кольцевой канавки переходника, его центральный канал, осевой и радиальные каналы штока-золотника, установленного в центральных каналах переходника и поршня, буровую коронку с продувочным каналом и перекрытие, образованное в центральном канале переходника и разделяющее переходник с центральным каналом на заднюю часть с боковыми каналами и переднюю часть с отверстиями в дне его кольцевой канавки. Перекрытие выполнено за одно целое с переходником, в передней части которого выполнена расточка, сообщающая отверстия в дне кольцевой канавки переходника с осевым каналом штока-золотника через радиальные пазы, выполненные в стенке штока-золотника, который установлен между перекрытием и буровой коронкой с возможностью осевого перемещения вместе с буровой коронкой. The closest in technical essence and the totality of essential features to the proposed technical solution is a pneumatic shock mechanism according to the patent of the Russian Federation No. 2652518, class. E21B 4/14, publ. in bull. No. 12, 2018, containing a housing in which the piston is located, forming with its walls the working and idle chambers, an adapter for connecting to the pressure line, having central and side channels in its wall, and an annular groove with holes is made on the outer surface of the adapter in its bottom, in which a preload is installed, an elastic valve in the form of a torus, forming with the body and the adapter a valve valve cavity in communication with the pressure line through the side channels and the central channel of the adapter and with the walls of the casing there is a channel for the energy carrier to enter the working chamber, the valve being installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier to enter the idle chamber, which includes holes in the bottom of the annular groove of the adapter, its central channel, axial and radial channels a spool rod installed in the central channels of the adapter and piston, a drill bit with a purge channel and an overlap formed in the central channel of the adapter and separating the adapter from the central channel to the rear with side channels and the front with holes in the bottom of its annular groove. The overlap is made in one piece with the adapter, in the front part of which a bore is made, communicating the holes in the bottom of the annular groove of the adapter with the axial channel of the slide valve through radial grooves made in the wall of the slide valve, which is installed between the overlap and the drill bit with the possibility of axial movement together with the drill bit.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень с центральным каналом, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, установленного в переходнике и в центральном канале поршня.Common features of the prototype and the proposed technical solution are: a housing with a drill bit, in which a piston with a central channel is located, forming with its walls a working and idle chamber, an adapter for connecting to a pressure line, having a central channel and an overlap in it, made in one integral with the adapter and the central channel dividing it into the rear part in communication with the side channels in the wall of the adapter and the front part in communication with the holes in the bottom of the annular groove made according to the outer side surface of the adapter, in which a pre-tensioned elastic valve in the form of a torus is installed, forming with the body and the adapter a valve valve cavity in communication with the pressure line through these lateral channels in the wall of the adapter and the back of its central channel, and with the body walls - a channel for the energy carrier inlet to the working chamber, wherein said elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier inlet from said supravalve strip tee into the idle chamber, which includes holes in the bottom of said annular groove of the adapter, the front of its central channel and the axial channel of the spool rod installed in the adapter and in the central channel of the piston.

Главным недостатком прототипа является то, что тракт для впуска энергоносителя в камеру 4 холостого хода из осевого канала 14 штока-золотника 16 не сообщен напрямую с центральным каналом поршня, а включает радиальные каналы 15 в штоке-золотнике 16, расточку 21 в поршне 2 и продольные каналы 25 в штоке-золотнике 16. Такое исполнение усложняет конструкцию механизма, вызывает существенные потери напора энергоносителя при наполнении камеры 4 холостого хода, что снижает эффективность механизма. Кроме того, расточка 21 в поршне 2 уменьшает его прочность при ударных нагрузках, что снижает эксплуатационную надежность механизма.The main disadvantage of the prototype is that the path for the energy carrier to enter the idle chamber 4 from the axial channel 14 of the spool 16 is not directly connected to the central piston channel, but includes radial channels 15 in the spool 16, a bore 21 in the piston 2 and longitudinal channels 25 in the slide valve 16. This design complicates the design of the mechanism, causing significant pressure losses of the energy carrier when filling the idle chamber 4, which reduces the efficiency of the mechanism. In addition, the bore 21 in the piston 2 reduces its strength under shock loads, which reduces the operational reliability of the mechanism.

Другим недостатком прототипа является то, что при рабочем ходе поршня 2 энергоноситель не поступает в продувочный канал 19 буровой коронки 18 для очистки забоя и охлаждения буровой коронки 18, что увеличивает износ буровой коронки 18 и, как следствие, снижает эффективность механизма. Another disadvantage of the prototype is that during the stroke of the piston 2, the energy source does not enter the purge channel 19 of the drill bit 18 to clean the bottom and cool the drill bit 18, which increases the wear of the drill bit 18 and, as a result, reduces the efficiency of the mechanism.

Проблема заключается в создании пневматического ударного механизма с повышенной эффективностью работы, которая решается за счет упрощения конструкции, снижения потерь напора энергоносителя при наполнении камеры холостого хода и повышения эксплуатационной надёжности.The problem is to create a pneumatic impact mechanism with increased work efficiency, which is solved by simplifying the design, reducing the pressure loss of the energy carrier when filling the idling chamber and increasing operational reliability.

Проблема решается тем, что в пневматическом ударном механизме, содержащем корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, установленного в переходнике и в центральном канале поршня, согласно техническому решению шток-золотник установлен в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала, а осевой канал штока-золотника напрямую сообщен с центральным каналом поршня, при этом шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем, установленным в сквозном отверстии, выполненном с боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике.The problem is solved in that in a pneumatic impact mechanism containing a housing with a drill bit, in which a piston is located, forming with its walls the working and idle chambers, an adapter for connecting to the pressure carrier of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made in one integral with the adapter and the central channel dividing it into the rear part in communication with the side channels in the wall of the adapter and the front part in communication with the holes in the bottom of the annular groove made on the outer the side surface of the adapter, in which a torus-shaped elastic valve is installed with a preload, forming a valve body with the body and the adapter, connected to the pressure line through the said side channels in the wall of the adapter and the back of its central channel, and with the body walls - the inlet channel the energy carrier into the chamber of the stroke, while the specified elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the intake of energy from the specified nadklapanny cavity in the chamber idle, which includes holes in the bottom of the said annular groove of the adapter, the front of its central channel and the axial channel of the spool rod installed in the adapter and in the central piston channel, according to the technical solution, the spool rod is installed in the adapter bore made from its front end in the front of its Central channel, and the axial channel of the spool rod is directly in communication with the Central channel of the piston, while the spool rod is fixed in the adapter with a cylindrical rod, set nnym in a through hole formed to the side surface of the adapter and the combined with the through hole formed in the rod-spool.

Указанная совокупность признаков позволяет, по сравнению с прототипом, повысить эффективность работы механизма за счет сообщения осевого канала штока-золотника напрямую с центральным каналом поршня, что снижает потери напора энергоносителя при наполнении камеры холостого хода, при этом повышается прочность поршня за счет его упрощения путем устранения в нем расточки. Такое исполнение повышает надёжность, что, как следствие, увеличивает эффективность работы механизма.The specified set of features allows, in comparison with the prototype, to increase the efficiency of the mechanism by communicating the axial channel of the spool rod directly with the central channel of the piston, which reduces the pressure loss of the energy carrier when filling the idling chamber, while increasing the strength of the piston due to its simplification by eliminating there are bores in it. This design increases reliability, which, as a result, increases the efficiency of the mechanism.

Целесообразно указанный цилиндрический стержень выполнить с проточкой, расположенной в осевом канале штока-золотника, что увеличивает проходное сечение в этом осевом канале для поступления энергоносителя в камеру холостого хода напрямую через центральный канал поршня. Такое исполнение повышает эффективность работы механизма.It is advisable to perform the specified cylindrical rod with a groove located in the axial channel of the spool rod, which increases the bore in this axial channel for the energy carrier to enter the idle chamber directly through the central piston channel. This design increases the efficiency of the mechanism.

Целесообразно в указанном перекрытии переходника выполнить калиброванное отверстие, сообщающее заднюю часть центрального канала переходника с его передней частью. Такое исполнение обеспечивает постоянную продувку забоя через центральный канал буровой коронки, что повышает эксплуатационную надёжность механизма.It is advisable in the specified overlap of the adapter to make a calibrated hole that communicates the rear of the Central channel of the adapter with its front. This design provides continuous blowing of the face through the central channel of the drill bit, which increases the operational reliability of the mechanism.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения пневматического ударного механизма и чертежом, где показан общий вид этого механизма в продольном разрезе в статическом состоянии.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a design of a pneumatic impact mechanism and a drawing, which shows a General view of this mechanism in longitudinal section in a static state.

Пневматический ударный механизм (далее – механизм) содержит корпус 1 с буровой коронкой 2, в котором расположены поршень 3, образующий с его стенками камеру 4 рабочего хода и камеру 5 холостого хода, переходник 6 для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие 7 в нем, выполненное за одно целое с переходником 6 и разделяющее его центральный канал на заднюю часть 8, сообщенную с боковыми каналами 9 в стенке переходника 6, и переднюю часть 10, сообщенную с отверстиями 11 в дне кольцевой канавки 12, выполненной по наружной боковой поверхности переходника 6, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан 13 в форме тора (далее – клапан 13), образующий с корпусом 1 и переходником 6 надклапанную полость 14, сообщенную с напорной магистралью энергоносителя через указанные боковые каналы 9 и заднюю часть 8 его центрального канала, а со стенками корпуса 1 – канал 15 для впуска энергоносителя в камеру 4 рабочего хода, при этом клапан 13 установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из надклапанной полости 14 в камеру 5 холостого хода, который включает отверстия 11 в дне кольцевой канавки 12 переходника 6, переднюю часть 10 его центрального канала и осевой канал 16 штока-золотника 17, установленного в расточке 18, выполненной с переднего торца переходника 6 в передней части 10 его центрального канала, а осевой канал 16 штока-золотника 17 напрямую сообщен с центральным каналом 19 поршня 3. При этом шток-золотник 17 закреплен в переходнике 6 цилиндрическим стержнем 20, установленным в сквозном отверстии 21, выполненном с боковой поверхности переходника 6 и совмещенном со сквозным отверстием 22, выполненным в штоке-золотнике 17. При этом конец штока-золотника 17, установленный в расточке 18, выполнен с увеличенной толщиной стенки, а в передней части штока-золотника 17 выполнены радиальные отверстия 23. В буровой коронке 2 выполнен канал 24. Для ограничения её хода в блокировочном режиме в корпусе 1 установлена шпонка 25 и выполнены блокировочные каналы 26. Для выхлопа отработанного энергоносителя из камеры 4 рабочего хода в корпусе 1 выполнены выхлопные окна 27, а для выхлопа из камеры 5 холостого хода – выхлопные окна 28.The pneumatic impact mechanism (hereinafter referred to as the mechanism) comprises a housing 1 with a drill bit 2, in which a piston 3 is located, forming a working chamber 4 and an idle chamber 5 with its walls, an adapter 6 for connecting to a pressure carrier of an energy carrier, having a central channel and an overlap 7 in it, made in one piece with the adapter 6 and dividing its Central channel to the rear part 8, communicated with the side channels 9 in the wall of the adapter 6, and the front part 10, communicated with holes 11 in the bottom of the annular groove 12, is made which is threaded along the outer side surface of the adapter 6, in which the elastic valve 13 in the form of a torus (hereinafter referred to as the valve 13) is installed with a preload, forming with the body 1 and adapter 6 an overvalve cavity 14 in communication with the pressure line of the energy carrier through the indicated side channels 9 and the rear part 8 of its central channel, and with the walls of the housing 1 - channel 15 for the energy carrier inlet into the working chamber 4, while the valve 13 is installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier inlet from the supravalve 14 into the idle chamber 5, which includes holes 11 in the bottom of the annular groove 12 of the adapter 6, the front part 10 of its central channel and the axial channel 16 of the spool rod 17, mounted in the bore 18, made from the front end of the adapter 6 in the front part 10 its central channel, and the axial channel 16 of the spool 17 is directly connected to the central channel 19 of the piston 3. In this case, the spool 17 is fixed in the adapter 6 with a cylindrical rod 20 installed in the through hole 21 made from the side surface of the adapter 6 and fitted with a through hole 22 made in the spool 17. In this case, the end of the spool 17 mounted in the bore 18 is made with an increased wall thickness, and radial holes 23 are made in the front of the spool 17. channel 24. To limit its progress in the blocking mode, a key 25 is installed in the housing 1 and locking channels 26 are made. For the exhaust of the spent energy from the working chamber 4, the exhaust windows 27 are made in the housing 1, and the exhaust for exhaust from the idle chamber 5 window windows 28.

Целесообразно цилиндрический стержень 20 выполнить с проточкой 29, расположенной в осевом канале 16 штока-золотника 17.It is advisable to make a cylindrical rod 20 with a groove 29 located in the axial channel 16 of the spool 17.

Целесообразно в перекрытии 7 переходника 6 выполнить калиброванное отверстие 30, сообщающее заднюю часть 8 центрального канала переходника 6 с его передней частью 10.It is advisable in the overlap 7 of the adapter 6 to make a calibrated hole 30, communicating the rear part 8 of the Central channel of the adapter 6 with its front part 10.

Механизм работает следующим образом. При любом исходном положении в статическом состоянии поршня 3 клапан 13 за счет внутренних сил упругости сжат с предварительным натягом в кольцевой канавке 12 переходника 6 и внутренней опорной поверхностью закрывает отверстия 11. При этом клапан 13 образовал своей наружной поверхностью со стенками корпуса 1 канал 15 для впуска энергоносителя из надклапанной полости 14 в камеру 4 рабочего хода. При включении механизма в работу энергоноситель из напорной магистрали через заднюю часть 8 центрального канала и боковые каналы 9 переходника 6 поступает в надклапанную полость 14. Из надклапанной полости 14 энергоноситель проходит по каналу 15 в камеру 4 рабочего хода. Под действием энергоносителя поршень 3 из любого исходного положения перемещается в крайнее переднее положение и открывает выхлопные окна 27. Энергоноситель из камеры 4 рабочего хода удаляется в затрубное пространство скважины и давление энергоносителя в канале 15 снижается. Под действием энергоносителя со стороны надклапанной полости 14 клапан 13 растягивается, перекрывая канал 15, и открывает своей внутренней опорной поверхностью отверстия 11 в кольцевой канавке 12 переходника 6, которые сообщают надклапанную полость 14 с передней частью 10 центрального канала, отделенного перекрытием 7 от задней части 8 центрального канала переходника 6. Далее, в отличие от прототипа, энергоноситель проходит напрямую по осевому каналу 16 штока-золотника 17 в центральный канал 19 поршня 3 и в камеру 5 холостого хода. Начинается холостой ход поршня 3. При этом, по сравнению с прототипом, упрощается конструкция поршня 3 за счет ликвидации в нем расточки, что повышает прочность поршня 3. Выполнение штока-золотника 17 с осевым каналом 16, сообщенным напрямую с центральным каналом 19 поршня 3, стало возможным за счет того, что шток-золотник 17 установлен в расточке 18 переходника 6, выполненной с его переднего торца в передней части 10 его центрального канала, при этом шток-золотник 17 закреплен в переходнике 6 цилиндрическим стержнем 20, установленным в сквозном отверстии 21, выполненном с боковой поверхности переходника 6 и в сквозном отверстии 22, выполненном в штоке-золотнике 17. Такое исполнение упрощает конструкцию механизма, повышает надёжность, что увеличивает эффективность его работы. Целесообразно цилиндрический стержень 20 выполнить с проточкой 29, расположенной в осевом канале 16 штока-золотника 17, что увеличивает проходное сечение для подачи энергоносителя, поступающего из осевого канала 16 в камеру 5 холостого хода напрямую через центральный канал 19 поршня 3. Такое исполнение повышает эффективность работы механизма. При наполнении камеры 5 холостого хода энергоносителем совершается холостой ход поршня 3, который открывает выхлопные окна 28 для удаления из камеры 5 холостого хода отработанного энергоносителя в затрубное пространство скважины. При холостом ходе поршня 3 в камере 4 рабочего хода образуется буферная подушка повышенного давления, а в осевом канале 16 штока-золотника 17 и в отверстиях 11 давление энергоносителя падает за счет разрядки камеры 5 холостого хода. Под действием энергоносителя, поступающего в надклапанную полость 14, клапан 13 сжимается, перекрывает отверстия 11 и впуск энергоносителя в камеру 5 холостого хода прекращается, при этом открывается впуск энергоносителя в камеру 4 рабочего хода через канал 15. Происходит остановка поршня 3 и начинается рабочий ход, при котором поршень 3 открывает выхлопные окна 27 для удаления отработанного энергоносителя из камеры 4 рабочего хода. При этом давление энергоносителя в канале 15 снижается. Под действием энергоносителя, поступающего в надклапанную полость 14, клапан 13 растягивается, перекрывая впускной канал 15 для впуска энергоносителя в камеру 4 рабочего хода, и открывает отверстия 11 для впуска энергоносителя в камеру 5 холостого хода. Происходит удар поршнем 3 по буровой коронке 2, после этого циклы повторяются. Буровая коронка 2 разрушает забой скважины, а продукты разрушения удаляются энергоносителем, поступающим через канал 24, в затрубное пространство скважины. The mechanism works as follows. At any initial position in the static state of the piston 3, the valve 13 is compressed with preload in the annular groove 12 of the adapter 6 and the inner supporting surface closes the holes 11. In this case, the valve 13 formed an inlet channel 15 with its outer surface with the walls of the housing 1 energy carrier from the supravalvular cavity 14 to the chamber 4 of the working stroke. When the mechanism is turned on, the energy carrier from the pressure line through the back part 8 of the central channel and the side channels 9 of the adapter 6 enters the supravalve cavity 14. From the supravalve cavity 14, the energy carrier passes through the channel 15 into the working chamber 4. Under the action of the energy carrier, the piston 3 from any initial position moves to its extreme forward position and opens the exhaust windows 27. The energy carrier from the working chamber 4 is removed into the annulus of the well and the pressure of the energy carrier in the channel 15 is reduced. Under the action of the energy carrier from the side of the supravalvular cavity 14, the valve 13 is stretched, blocking the channel 15, and opens its holes on the inner supporting surface 11 in the annular groove 12 of the adapter 6, which communicate the supravalve cavity 14 with the front part 10 of the central channel separated by the overlap 7 from the rear part 8 the central channel of the adapter 6. Further, in contrast to the prototype, the energy carrier passes directly through the axial channel 16 of the spool rod 17 into the central channel 19 of the piston 3 and into the idle chamber 5. The idle stroke of the piston 3 begins. In this case, compared to the prototype, the design of the piston 3 is simplified by eliminating the bore in it, which increases the strength of the piston 3. Performing a spool 17 with an axial channel 16 directly connected to the central channel 19 of the piston 3, it became possible due to the fact that the spool 17 is installed in the bore 18 of the adapter 6, made from its front end in the front part 10 of its Central channel, while the spool 17 is fixed in the adapter 6 with a cylindrical rod 20 mounted in a through hole ii 21, taken from the side surface of the adapter 6 and a through hole 22 formed in rod-spool 17. This design simplifies the construction of the mechanism, increases reliability, which increases its efficiency. It is advisable to make a cylindrical rod 20 with a groove 29 located in the axial channel 16 of the spool 17, which increases the flow area for supplying energy from the axial channel 16 to the idle chamber 5 directly through the central channel 19 of the piston 3. This design improves the efficiency mechanism. When filling the idle chamber 5 with the energy carrier, the piston 3 is idled, which opens the exhaust windows 28 to remove the spent energy carrier from the idle chamber 5 into the annulus of the well. When the piston 3 is idle, an increased pressure buffer cushion is formed in the working chamber 4, and in the axial channel 16 of the spool 17 and in the holes 11, the energy pressure drops due to the discharge of the idling chamber 5. Under the action of the energy carrier entering the supravalve cavity 14, the valve 13 is compressed, closes the holes 11 and the energy carrier inlet to the idle chamber 5 is stopped, while the energy carrier is opened into the chamber 4 of the stroke through channel 15. The piston 3 stops and the stroke begins, in which the piston 3 opens the exhaust windows 27 to remove the spent energy from the chamber 4 of the stroke. In this case, the pressure of the energy carrier in the channel 15 is reduced. Under the action of the energy carrier entering the supravalvular cavity 14, the valve 13 is stretched, blocking the inlet channel 15 for the energy carrier to enter the working chamber 4, and opens the holes 11 for the energy carrier to enter the idle chamber 5. The piston 3 hits the drill bit 2, after which the cycles are repeated. The drill bit 2 destroys the bottom of the well, and the products of destruction are removed by the energy coming through the channel 24 into the annulus of the well.

Целесообразно в указанном перекрытии 7 выполнить калиброванное отверстие 30, сообщающее заднюю часть 8 центрального канала переходника 6 с его передней частью 10, что улучшает очистку забоя скважины за счет постоянной подачи энергоносителя через осевой канал 16 штока-золотника 17 и центральный канал 19 поршня 3 в канал 24 буровой коронки 2. Такое исполнение повышает эффективность работы механизма. В блокировочном режиме при подъёме механизма от забоя буровая коронка 2 смещается до упора в шпонку 25, при этом открываются блокировочные каналы 26 в корпусе 1 для разрядки камеры 5 холостого хода, а поршень 3 также смещается вперед до упора в корпус 1, при этом открываются радиальные отверстия 23 штока-золотника 17 и камера 4 рабочего хода сообщается с камерой 5 холостого хода. Давление энергоносителя в указанных камерах 4, 5 выравнивается и механизм выключается из работы.It is advisable in this overlap 7 to make a calibrated hole 30, communicating the rear part 8 of the central channel of the adapter 6 with its front part 10, which improves the cleaning of the bottom of the well due to the constant supply of energy through the axial channel 16 of the spool 17 and the central channel 19 of the piston 3 into the channel 24 drill bit 2. This design improves the efficiency of the mechanism. In the locking mode, when lifting the mechanism from the bottom, the drill bit 2 is shifted all the way to the key 25, while the locking channels 26 are opened in the housing 1 to discharge the idle chamber 5, and the piston 3 is also moved forward to the stop in the housing 1, while the radial openings 23 of the slide valve 17 and the working chamber 4 are in communication with the idle chamber 5. The energy pressure in these chambers 4, 5 is equalized and the mechanism is turned off.

Claims (3)

1. Пневматический ударный механизм, содержащий корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, установленного в переходнике и в центральном канале поршня, отличающийся тем, что шток-золотник установлен в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала, а осевой канал штока-золотника напрямую сообщен с центральным каналом поршня, при этом шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем, установленным в сквозном отверстии, выполненном с боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике.1. Pneumatic impact mechanism comprising a housing with a drill bit, in which a piston is located, forming with its walls the working and idle chambers, an adapter for connecting to the pressure carrier of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made in one piece with the adapter and the central channel dividing it into the rear part in communication with the side channels in the adapter wall and the front part in communication with the holes in the bottom of the annular groove made along the outer side surface of the transition a receiver in which a torus-shaped elastic valve is installed with a preload, forming with the body and adapter a valve valve cavity in communication with the pressure line through the indicated side channels in the wall of the adapter and the back of its central channel, and with the body walls - a channel for energy carrier inlet a working chamber, while the specified elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the intake of energy from the specified nadklapanny cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of said annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod installed in the adapter and in the central channel of the piston, characterized in that the spool rod is installed in the adapter bore made from its front end in front its central channel, and the axial channel of the spool rod is directly in communication with the central channel of the piston, while the spool rod is fixed in the adapter by a cylindrical rod installed in the through hole, om the side surface of the adapter and the combined with the through hole formed in the rod-spool. 2.  Пневматический ударный механизм по п.1, отличающийся тем, что указанный цилиндрический стержень выполнен с проточкой, расположенной в осевом канале штока-золотника.2. The pneumatic impact mechanism according to claim 1, characterized in that said cylindrical rod is made with a groove located in the axial channel of the spool rod. 3. Пневматический ударный механизм по п.1, отличающийся тем, что в указанном перекрытии переходника выполнено калиброванное отверстие, сообщающее заднюю часть центрального канала переходника с его передней частью.3. The pneumatic percussion mechanism according to claim 1, characterized in that a calibrated hole is made in the specified adapter overlap, communicating the rear of the central channel of the adapter with its front.
RU2019118429A 2019-06-14 2019-06-14 Pneumatic impact mechanism RU2713043C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118429A RU2713043C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Pneumatic impact mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118429A RU2713043C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Pneumatic impact mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713043C1 true RU2713043C1 (en) 2020-02-03

Family

ID=69625253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118429A RU2713043C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Pneumatic impact mechanism

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713043C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216723U1 (en) * 2022-11-07 2023-02-22 Федеральное государственное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Pneumatic impact mechanism

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4333537A (en) * 1978-11-24 1982-06-08 Harris Jesse W Impact drilling tool having improved valving
SU998740A2 (en) * 1978-04-17 1983-02-23 Институт Горного Дела Со Ан Ссср Pneumatic percussive mechanism
RU2581652C1 (en) * 2015-04-13 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Pneumatic hammer mechanism
RU2652518C1 (en) * 2017-02-15 2018-04-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Pneumatic impact mechanism

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU998740A2 (en) * 1978-04-17 1983-02-23 Институт Горного Дела Со Ан Ссср Pneumatic percussive mechanism
US4333537A (en) * 1978-11-24 1982-06-08 Harris Jesse W Impact drilling tool having improved valving
RU2581652C1 (en) * 2015-04-13 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Pneumatic hammer mechanism
RU2652518C1 (en) * 2017-02-15 2018-04-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Pneumatic impact mechanism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216723U1 (en) * 2022-11-07 2023-02-22 Федеральное государственное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Pneumatic impact mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4084646A (en) Fluid actuated impact tool
AU2013315184B2 (en) Pressurised fluid flow system including multiple working chambers for a down-the-hole hammer drill and normal- and reverse-circulation down-the-hole hammer drills comprising said system
US4921056A (en) Hammer drills for making boreholes
RU2758821C2 (en) Drilling machine for drilling wells and method for drilling rock formation
US5685380A (en) Reverse circulation down-the-hole drill
US4790390A (en) Valveless down-the-hole drill
US11174680B2 (en) Pressurized fluid flow system having multiple work chambers for a DTH hammer and normal circulation hammer thereof
US10316586B1 (en) Pressurized fluid flow system for a DTH hammer and normal circulation hammer thereof
US8544566B2 (en) Fluid actuated impact tool with solid piston-standard bit arrangement and water seal
US3599730A (en) Pressure fluid operated percussion tool
KR102422904B1 (en) Pressurized fluid flow system for down-the-hole hammer and normal circulation hammer based thereon
CA2461985C (en) Down-the-hole drill assembly
KR20110133441A (en) Pressure reversing valve assembly for a down-the-hole percussive drilling apparatus
US3225841A (en) Drilling apparatus
US4079793A (en) Exhaust means for percussion tools
RU2713043C1 (en) Pneumatic impact mechanism
US4534422A (en) Fluid operated hammer
US3595323A (en) Exhaust means for percussion tool motors
US6499544B1 (en) Percussive down-the-hole hammer for rock drilling, and a one-way valve used therein
RU216723U1 (en) Pneumatic impact mechanism
AU2021274048A1 (en) Spline lubrication for DTH hammers
RU2647716C1 (en) Submersible pneumatic impact tool
RU2652518C1 (en) Pneumatic impact mechanism
KR20220019702A (en) Down the Hole Drilling Assembly Exhaust Assembly
RU2290488C1 (en) Downhole hammer (variants)