Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Бурильна головка, що включає корпус, обертач, що складається із приводу й шпинделя з опорною п'ятою, несучий буровий інструмент, ударний поршень, що утворює із корпусом передню й задню робочі камери, амортизаційний поршень, співвісно й герметично встановлений на ударному поршні з можливістю обмеження одним торцем передньої робочої камери й іншим торцем спряжений з опорною п'ятою шпинделя, газовий акумулятор, сполучений з передньою робочою камерою й напірною магістраллю, й систему напірних, зливних і командних каналів, що періодично сполучають задню робочу камеру з напірною й зливною магістралями через золотник, яка відрізняється тим, що поверхня спряження опорної п'яти шпинделя й амортизаційного поршня має сферичну форму, при цьому геометричний центр поверхні спряження розміщений на поздовжній осі бурильної головки.

Текст

Винахід відноситься до гірничої промисловості й може бути використаний в бурових пристроях ударнообертальної дії, зокрема, у бурильних головках з незалежним обертанням бурового інструмента. Відомий пристрій ударної дії за [заявкою ЕПВ (ЕП) №0058650, МПК7 Е21С3/20; B25D17/10, опубл. 25.08.1982, бюлетень «Винаходи країн світу», №34], що включає корпус, обертач, що складається із привода й шпинделя з опорною п'ятою, несучий буровий інструмент, ударний поршень, що утворює із корпусом передню й задню робочі камери, амортизаційний поршень, газовий акумулятор, сполучений з напірною магістраллю, і систему напірних, зливних і командних каналів, що періодично сполучають робочі камери з напірною й зливною магістралями через золотник. Найбільш близьким аналогом по сукупності ознак й очікуваному те хнічному результату до заявленої бурильної головки є бурильна головка по [а.с. СРСР, №1258997, МПК7 Е21С3/20, опубл. 23.09.1986, бюл. №35], що включає корпус, обертач, що складається із приводу й шпинделя з опорною п'ятою, несучий буровий інструмент, ударний поршень, що утворює із корпусом передню й задню робочі камери, амортизаційний поршень, співвісно й герметично встановлений на ударному поршні з можливістю обмеження одним торцем передньої робочої камери й спряжений іншим торцем з опорною п'ятою шпинделя, газовий акумулятор, сполучений з передньою робочою камерою й напірною магістраллю, і систему напірних, зливних і командних каналів, що періодично сполучають задню робочу камеру з напірною й зливною магістралями через золотник. Загальним недоліком наведених бурильних головок є те, що при роботі бурильної головки, в результаті потужних динамічних навантажень на поверхні спряження опорної п'яти та амортизаційного поршня, виникають значні радіальні реакції ударного характеру. В результаті чого, при гасінні амортизаційним поршнем найбільш сильних відбитих ударних імпульсів, виникає його перекіс щодо корпусу й ударного поршня, що призводить до деформації поверхні спряження амортизаційного поршня й опорної п'яти шпинделя, виникненню на ній задирок, і, як наслідок, до заклинювання як амортизаційного, так і ударного поршня. Це знижує надійність і довговічність бурильної головки. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити бурильну головку шляхом виключення радіальних реакцій на поверхні сполучення опорної п'яти шпинделя й амортизаційного поршня в момент гасіння найбільш сильних відбитих ударних імпульсів, і за рахунок цього підвищити надійність і довговічність бурильної головки. Задача вирішена тим, що в бурильній головці, що включає корпус, обертач, що складається із приводу й шпинделя з опорною п'ятою, несучий буровий інструмент, ударний поршень, що утворює із корпусом передню й задню робочі камери, амортизаційний поршень, співвісно й герметично встановлений на ударному поршні з можливістю обмеження одним торцем передньої робочої камери й спряження іншим торцем з опорною п'ятою шпинделя, газовий акумулятор, сполучений з передньою робочою камерою й напірною магістраллю й систему напірних, зливних і командних каналів, що періодично сполучають задню робочу камеру з напірною й зливною магістралями через золотник, згідно винаходу, поверхня спряження опорної п'яти шпинделя й амортизаційного поршня має сферичну форму, при цьому геометричний центр сферичної поверхні спряження розміщений на поздовжній осі бурильної головки. Виконання поверхні спряження опорної п'яти шпинделя й амортизаційного поршня сферичної форми з геометричним центром поверхні спряження на поздовжній осі бурильної головки дозволило виключити ударні радіальні реакції на поверхні спряження й таким чином підвищити надійність і довговічність бурильної головки. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому представлений загальний вид бурильної головки в поздовжньому перетині. Бурильна головка включає корпус 1, обертач, що складається із приводу 2, вала-шестірні 3 і шпинделя 4 з опорною п'ятою 5, що несе буровий інструмент 6, ударний поршень 7, що утворює із корпусом 1 передню 8 і задню 9 робочі камери, амортизаційний поршень 10, співвісно й герметично встановлений на ударному поршні 7 з можливістю обмеження одним торцем 11 передньої робочої камери 8 і спряження іншим торцем 12 з опорною п'ятою 5 шпинделя 4, газовий акумулятор 13, сполучений з передньою робочою камерою 8 і напірною магістраллю 14, і систему напірних 15, зливних 16 і командних 17, 18, 19 каналів, що періодично сполучають задню робочу камеру 9 з напірною 14 і зливною 16 магістралями через золотник 20. Золотник 20 має східчасту форму й утворює із корпусом 1 дві керуючі камери, одна з яких 21 постійно сполучена з напірною магістраллю 14 командним каналом 19, а друга 22, з більшою активною площею, періодично сполучається з напірною 14 і зливною 16 магістралями. Поверхня спряження опорної п'яти 5 шпинделя 4 й амортизаційного поршня 10 має сферичну форму. При цьому геометричний центр сферичної поверхні спряження розміщений на поздовжній осі бурильної головки. Ударний поршень 7 має в середній частині проточку 23. На кресленні праворуч від осі бурильної головки ударний поршень 7 зображений наприкінці холостого ходу, і в цей момент золотник 20 перебуває в положенні, що забезпечує робочий хід ударного поршня. Ліворуч ударний поршень показаний наприкінці робочого ходу - у момент удару, при цьому золотник займає положення, що забезпечує холостий хід поршня. Бурильна головка працює таким чином. Текуче середовище під тиском по напірному каналу 14 надходить у передню робочу камеру 8, забезпечуючи холостий хід ударного поршня 7. При цьому із задньої робочої камери 9 текуче середовище відводиться через відкритий золотником 20 зливний канал 16. У нижньому положенні ударного поршня 7, зображеному праворуч від осі, керуюча камера 22 золотника 20 через командний канал 18 сполучена з передньою робочою камерою 8 і напірною магістраллю 14. При цьому золотник 20 переміщується нагору й сполучає задню робочу камеру 9 через напірний канал 15 з напірною магістраллю 14 і роз'єднує її зі зливною магістраллю 16. Оскільки задня робоча камера 9 має більшу активну площу, ніж передня 8, тим самим забезпечується робочий хід ударного поршня 7. Наприкінці робочого ходу ударний поршень 7 завдає удар по буровому інструменту 6. Одночасно з нанесенням ударів привод 2 через вал-шестірню 3 і шпиндель 4 здійснює обертання бурового інструменту 6. При подачі бурильної головки і з'єднаних з буровим інструментом 6 штанги й коронки (на кресленні не показані) на забій виконується буріння. Торець 11 амортизаційного поршня 10, що замикає передню робочу камеру 8, постійно перебуває під тиском текучого середовища, причому площа торця 11 достатня для зрівноважування осьової реакції забою. При цьому текуче середовище в передній робочій камері 8 служить гідравлічним підп'ятником для амортизаційного поршня 10, що обертається, і бурового інструмента 6, що спирається на нього. Відбиті від забою ударні імпульси через буровий інструмент 6, опорну п'яту 5 та амортизаційний поршень 10 передаються текучим середовищем передньої робочої камери 8 і напірного каналу 15 в газовий акумулятор 13, де й гасяться. У той же час сферична форма поверхні спряження амортизаційного поршня й опорної п'яти шпинделя сприяє рівномірному розподілу виникаючих на цій поверхні контактних напруг від впливу відбити х ударних імпульсів. При досягненні ударним поршнем 7 верхнього положення, тобто положення удару, керуюча камера 22 через командні канали 17, 18 і проточку 23 в ударному поршні 7 сполучаються із зливною магістраллю 16. Під дією тиску текучого середовища в керуючій камері 21 золотник 20 переміщується в крайнє нижнє положення, при якому забезпечується зворотний хід ударного поршня 7. Далі цикл повторюється аналогічним чином.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Drill head

Автори англійською

Barylovych Volodymyr Mykolaiovych

Назва патенту російською

Бурильная головка

Автори російською

Барилович Владимир Николаевич

МПК / Мітки

МПК: E21B 1/00

Мітки: головка, бурильна

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/2-79264-burilna-golovka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Бурильна головка</a>

Подібні патенти