RU2385404C1

RU2385404C1 - Drilling assembly

Info

Publication number: RU2385404C1
Application number: RU2008136095/03A
Authority: RU
Inventors: Лен Вениаминович Гринман (RU); Лен Вениаминович Гринман; Богдан БЖИСКИ (PL); Богдан БЖИСКИ
Original assignee: Лен Вениаминович Гринман; Богдан БЖИСКИ
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-03-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling assembly includes housing with HP chamber and channels in which air hammers are located, each of which has a cylinder, in central hole of which there installed is a valve with longitudinal through holes and a stem, a hammer head and a drilling bit installed with possibility of axial movement and having the shape of a piston with a stock, and central blind holes. Channels are made at an angle of (3-5)° to rotation axis of drilling assembly, housing is equipped with a patch piece with grooves, which is fixed at the end and placed in lower part of each of the channels with a journal box with a flange located between housing and patch piece so that the cavity attached to grooves of the patch piece is formed, from the side of which along the housing axis there made is a blind hole. Central hole of cylinder has different diametres throughout its length; piston of hammer head which contacts larger diametre of central hole of cylinder is equipped with two inclined holes the axes of which cross the axis of its central blind hole, and the pin fixed at its lower edge part; diametre of piston of drilling bit corresponds to diametre of channel, and its stock is placed in a journal box and has vertical slots made in the half of its length and ending with drilled side holes crossing the central blind hole of drilling bit.

EFFECT: increasing intensity of breaking process of hard rocks.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к пневмоударным буровым снарядам, используемым при бурении скважин различного назначения в твердых и крепких породах.The invention relates to mining, and in particular to pneumatic percussion drill bits used in drilling wells for various purposes in hard and hard formations.

Известен погружной пневмоударник, предназначенный для бурения скважин различного направления диаметром 110-152 мм на открытых горных породах средней и высокой крепости, в том числе абразивных. Пневмоударник в комплекте с буровой коронкой является рабочим органом буровой машины, который представляет собой пневматический ударный механизм, имеющий беззолотниковую систему воздухораспределения с центральным подводом сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндра и центральным выхлопом отработанного воздуха на забой скважины через канал бурового инструмента для выброса разрушенной породы.Known submersible hammer designed for drilling wells of various directions with a diameter of 110-152 mm on open rocks of medium and high strength, including abrasive. A pneumatic impact tool complete with a drill bit is a working body of a drilling machine, which is a pneumatic percussion mechanism having an airless air distribution system with a central supply of compressed air into the working chambers of the cylinder and a central exhaust exhaust to the bottom of the well through the channel of the drilling tool to eject the destroyed rock.

Недостаток указанной конструкции в том, что наряду с достаточно высокой производительностью не решен вопрос кратного увеличения уровня мощности, затрачиваемой на разрушение породы, приводящее к неравномерному нагружению элементов вооружения, вызывающее их перегрузку, преждевременный износ и разрушение.The disadvantage of this design is that, along with a sufficiently high productivity, the issue of a multiple increase in the level of power spent on rock destruction, leading to uneven loading of weapon elements, causing their overload, premature wear and destruction, has not been resolved.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению по технической сущности можно считать буровой снаряд, включающий корпус с камерой высокого давления и каналами, в которых размещены пневмоударники, каждый из которых содержит цилиндр, в центральное отверстие которого помещен клапан со сквозными продольными отверстиями и штоком, установленные с возможностью осевого перемещения в цилиндре боек и буровую коронку, выполненные в форме поршня со штоком и имеющие центральные глухие отверстия (а.с. №714002, Е21С 17/00).The closest analogue to the invention according to the technical essence can be considered a drill, including a housing with a high-pressure chamber and channels in which hammers are placed, each of which contains a cylinder, in the central opening of which is a valve with through longitudinal holes and a rod, installed with the possibility of axial movement in the cylinder of the hammer and the drill bit, made in the form of a piston with a rod and having central blind holes (AS No. 714002, E21C 17/00).

Интенсивность процесса разрушения твердых пород с применением указанного выше бурового снаряда недостаточна, что объясняется тем, что:The intensity of the process of destruction of hard rocks using the above drill is insufficient, due to the fact that:

- нет хорошего скола разрушаемой породы;- there is no good cleavage of destructible rock;

- нет достаточной продувки разрушаемой породы с целью удаления ее из скважины;- there is not enough purging of the destructible rock in order to remove it from the well;

- во время холостого хода бойка нет сброса давления из-под полости поршня, что тормозит его ход вверх.- during idle of the striker there is no pressure release from under the piston cavity, which inhibits its upward movement.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение,- повышение интенсивности процесса разрушения твердых пород путем уменьшения времени проходки на рейс за счет увеличения времени сработки коронки и улучшения продувки разрушенной породы на рабочем и холостом ходу бойков бурового снаряда.The problem to which the invention is directed is to increase the intensity of the process of destruction of hard rocks by reducing the time of sinking on the flight by increasing the time of the crown and improving the blowing of the destroyed rock during working and idling of the drill bits.

Поставленная задача решается тем, что в буровом снаряде, включающем корпус с камерой высокого давления и каналами, в которых размещены пневмоударники, каждый из которых содержит цилиндр, в центральное отверстие которого помещен клапан со сквозными продольными отверстиями и штоком, установленные с возможностью осевого перемещения боек и буровую коронку, имеющие форму поршня со штоком и центральные глухие отверстия, каналы выполнены под углом (3-5)° к оси вращения бурового снаряда, корпус снабжен закрепленной на торце накладкой с проточками, помещенной в нижнюю часть каждого из каналов буксой с буртиком, расположенным между корпусом и накладкой с образованием полости, соединенной с проточками накладки, со стороны которой по оси корпуса выполнено глухое отверстие, центральное отверстие цилиндра по своей длине имеет разные диаметры, поршень бойка, контактирующий с большим диаметром центрального отверстия цилиндра, оснащен двумя наклонными отверстиями, оси которых пересекаются с осью его центрального глухого отверстия, и пальцем, закрепленным в нижней торцевой его части, диаметр поршня буровой коронки соответствует диаметру канала, а ее шток помещен в буксу и имеет вертикальные выполненные на половине его длины прорези, заканчивающиеся боковыми сверлениями, пересекающимися с центральным глухим отверстием буровой коронки.The problem is solved in that in a drill, including a housing with a high-pressure chamber and channels, in which hammers are placed, each of which contains a cylinder, in the central hole of which is a valve with through longitudinal holes and a rod, mounted with the possibility of axial movement of the strikers and a drill bit having the shape of a piston with a rod and central blind holes, the channels are made at an angle of (3-5) ° to the axis of rotation of the drill, the body is equipped with a lining with grooves fixed to the end and placed in the lower part of each channel with a box with a shoulder located between the body and the cover plate to form a cavity connected to the grooves of the cover plate, on the side of which a blind hole is made along the body axis, the central cylinder hole has different diameters along its length, the striker piston, in contact with a large diameter of the central hole of the cylinder, is equipped with two inclined holes, the axes of which intersect with the axis of its central blind hole, and a finger fixed in its lower end part, d ametr piston channel corresponds to the bit diameter, and its stem is placed into the journal box and has vertical performed at half of its length slots ending lateral bores intersecting with a central blind bore of the drill bit.

Из патентной литературы известно выполнение каналов под углом к оси вращения бурового снаряда, например а.с. №1555457, Е21С 17/00, но именно в сочетании с такими существенными признаками, как снабжение корпуса закрепленной на его торце накладкой с проточками, помещенной в нижнюю часть каждого из каналов буксой с буртиком, расположенным между корпусом и накладкой с образованием полости, соединенной с проточками накладки, со стороны которой в корпусе параллельно каналам выполнено глухое отверстие, центральное отверстие цилиндра по своей длине имеет разные диаметры, поршень бойка, контактирующий с большим диаметром центрального отверстия цилиндра, оснащен двумя наклонными отверстиями, оси которых пересекаются с осью его центрального глухого отверстия, и пальцем, закрепленным в нижней торцевой его части, диаметр поршня буровой коронки соответствует диаметру канала, а ее шток помещен в буксу и имеет вертикальные выполненные на половине его длины проточки, заканчивающиеся боковыми пересекающимися с центральным глухим отверстием буровой коронки сверлениями, позволяет значительно повысить интенсивность процесса разрушения горных пород.From the patent literature it is known that the channels are made at an angle to the axis of rotation of the drill, for example No. 1555457, Е21С 17/00, but precisely in combination with such essential features as supplying the housing with a lining with grooves fixed to its end, placed in the lower part of each channel with a box with a shoulder located between the housing and the lining with the formation of a cavity connected to grooves of the lining, on the side of which a blind hole is made in the housing parallel to the channels, the central bore of the cylinder has different diameters along its length, the piston of the hammer in contact with the large diameter of the central bore of the cylinder It has two inclined holes, the axes of which intersect with the axis of its central blind hole, and a finger fixed in its lower end part, the diameter of the piston of the drill bit corresponds to the diameter of the channel, and its stem is placed in the axle box and has vertical grooves made at half its length, ending drilling, lateral intersecting with the central blind hole of the drill bit, can significantly increase the intensity of the destruction of rocks.

На фиг.1 представлен общий вид бурового снаряда, продольный разрез (в левой части от оси вращения - положение бойка в момент удара по коронке в конце рабочего хода, в правой - положение бойка в конце холостого хода), на фиг.2 - вид А фиг.1.Figure 1 presents a General view of the drill, a longitudinal section (in the left part of the axis of rotation - the position of the hammer at the time of impact on the crown at the end of the stroke, in the right - the position of the hammer at the end of idle), figure 2 - view A figure 1.

Буровой снаряд состоит из корпуса 1 с камерой 2 высокого давления, имеющей резьбу для присоединения к трубе вращения бурового снаряда (не показано).The drill consists of a housing 1 with a high-pressure chamber 2 having a thread for connection to a rotation pipe of a drill (not shown).

В корпусе 1 под углом (3-5)° к оси вращения 3 бурового снаряда выполнены каналы 4, в которых размещены пневмоударники, каждый из которых содержит цилиндр 5 и установленные в нем с возможностью осевого перемещения боек 6 и буровую коронку 7.In the housing 1, at an angle (3-5) ° to the axis of rotation 3 of the drill, channels 4 are made, in which hammers are placed, each of which contains a cylinder 5 and axial displacements 6 and a drill bit 7 installed therein.

Центральное отверстие цилиндра 5 имеет по своей длине разные диаметры. В верхнюю часть цилиндра 5, имеющую меньший диаметр, помещен клапан 8 со сквозными продольными отверстиями 9 и штырем 10, а также шток бойка 6. Поршень 11 бойка 6 помещен в больший диаметр цилиндра 5. Боек 6 имеет наклонные отверстия 12, оси которых пересекаются с осью его центрального глухого отверстия 13, и палец 14, закрепленный в нижней торцевой его части.The Central hole of the cylinder 5 has different diameters along its length. In the upper part of the cylinder 5, which has a smaller diameter, a valve 8 is placed with through longitudinal holes 9 and a pin 10, as well as the stem of the hammer 6. The piston 11 of the hammer 6 is placed in the larger diameter of the cylinder 5. The hammer 6 has inclined holes 12, the axes of which intersect with the axis of its central blind hole 13, and the finger 14, mounted in the lower end part of it.

Корпус 1 снабжен накладкой 15, закрепленной на торце и имеющей проточки 16 и 17. Со стороны торца корпуса 1 по его оси выполнено глухое отверстие 18. Каналы 4 соединены между собой проточками 19 с выходом в канал 20, который соединен с выходом электропневмоклапана (не показан), на вход которого подается управляющее воздушное давление.The housing 1 is equipped with a lining 15, mounted on the end and having grooves 16 and 17. From the side of the end of the housing 1, a blind hole 18 is made along its axis. The channels 4 are interconnected by grooves 19 with an exit to a channel 20 that is connected to the output of an electro-pneumatic valve (not shown ) at the inlet of which control air pressure is supplied.

В нижней части каждого из каналов 4 установлена букса 21 с буртиком 22, расположенным между корпусом 1 и накладкой 15 с образованием полости 23, соединенной с проточками 16 и 17 накладки 15.In the lower part of each of the channels 4, an axle box 21 is installed with a shoulder 22 located between the housing 1 and the plate 15 to form a cavity 23 connected to the grooves 16 and 17 of the plate 15.

Диаметр поршня 24 буровой коронки 7 соответствует диаметру канала 4, а ее шток помещен в буксу 21 с образованием полости 25 (между стенкой канала 4 и штоком) и имеет вертикальные выполненные на половине его длины прорези 26, заканчивающиеся боковыми сверлениями 27, пересекающимися с центральным глухим отверстием 28 буровой коронки 7.The diameter of the piston 24 of the drill bit 7 corresponds to the diameter of the channel 4, and its rod is placed in the axle box 21 with the formation of a cavity 25 (between the channel wall 4 and the rod) and has vertical slots 26 made at half its length, ending with side drilling 27 intersecting with the central blind hole 28 of the drill bit 7.

На внешней периферийной части корпуса 1 расположены твердосплавные породоразрушающие элементы 29.On the outer peripheral part of the housing 1 are carbide rock-breaking elements 29.

Корпус 1 также имеет окна 30 для непрерывного вымывания сколотой породы.The housing 1 also has windows 30 for continuous washing of chipped rock.

Накладка 15 крепится на корпусе 1 винтами 31.The cover 15 is mounted on the housing 1 with screws 31.

Буровой снаряд работает следующим образом.Drill works as follows.

При постановке бурового снаряда в забой буровые коронки 7 отжимают цилиндр 4 и боек 6 вверх.When setting the drill in the face, the drill bits 7 squeeze the cylinder 4 and the hammer 6 up.

При подаче воздуха в камеру высокого давления 2 цилиндр 4 прижимается к буровой коронке 7. Через продольные отверстия 9 в клапане 8 воздух под давлением попадает в центральное глухое отверстие 13 бойка 6, а оттуда по наклонным отверстиям 12 под поршень 11, который при этом начинает перемещаться вверх, выдавливая воздух из полости 24 бойка 6 в глухое отверстие 18 корпуса 1, в полость 23, в проточки 17, 16 накладки 15, в прорези 26 штока буровой коронки 7. В течение всего холостого хода идет продувка буровых коронок 7.When air is supplied to the high-pressure chamber 2, the cylinder 4 is pressed against the drill bit 7. Through the longitudinal holes 9 in the valve 8, air under pressure enters the central blind hole 13 of the hammer 6, and from there through the inclined holes 12 under the piston 11, which then begins to move upward, squeezing air from the cavity 24 of the striker 6 into the blind hole 18 of the housing 1, into the cavity 23, into the grooves 17, 16 of the lining 15, in the slot 26 of the drill bit rod 7. During the entire idling, the drill bits 7 are purged.

Шток 10 клапана 5 заходит в центральное глухое отверстие 13 бойка 6 и перекрывает его, что соответствует концу холостого хода.The stem 10 of the valve 5 enters the central blind hole 13 of the striker 6 and overlaps it, which corresponds to the end of idling.

Давление под поршнем 11 бойка 6 падает до «О», а на шток продолжает действовать повышенное давление, под действием которого боек устремляется вниз, ударяя с большой силой по буровой коронке 7. В процессе движения бойка вниз идет непрерывная продувка буровой коронки 7.The pressure under the piston 11 of the hammer 6 drops to “O”, and the pressure continues to act on the rod, under the action of which the hammer rushes down, striking the drill bit 7 with great force. During the movement of the hammer, the drill bit 7 is continuously purged.

В связи с тем, что каналы 4 и расположенные в них буровые коронки находятся под углом (3-5)° к оси вращения 3 бурового снаряда, скол и разрушение породы, а также ее непрерывное вымывание через окна 30 происходит эффективнее.Due to the fact that the channels 4 and the drill bits located in them are at an angle (3-5) ° to the axis of rotation 3 of the drill, chipping and destruction of the rock, as well as its continuous washing through the windows 30, is more effective.

По мере износа буровых коронок 7 они опускаются вниз под действием усилия от цилиндра 5 до тех пор, пока поршень 24 коронки 7 не упрется в верхний торец буксы 21.As the drill crowns 7 wear, they drop down under the action of the force from the cylinder 5 until the piston 24 of the crown 7 rests against the upper end of the axle box 21.

В этом случае производится замена изношенной буровой коронки. Для этого буровой снаряд поднимают из скважины на поверхность, снимают накладку 15 вынимают буксу 21, устанавливают новую коронку и возвращают на место буксу 21 и накладку 15 и закрепляют ее на торце корпуса 1 винтами 31.In this case, the worn drill bit is replaced. To do this, the drill is lifted from the well to the surface, remove the plate 15, remove the axle box 21, install a new crown and put the axle box 21 and the plate 15 in place and fix it to the end of the housing 1 with screws 31.

При выключенном электропневмоклапане полость 25 под поршнем 24 соединена проточкой 19 и каналом 20 с атмосферой. При подаче напряжения на электропневмоклапан проточка 19 соединяется с магистралью давления и буровая коронка 7 принудительно поднимается вверх.When the electro-pneumatic valve is off, the cavity 25 under the piston 24 is connected by a groove 19 and a channel 20 with the atmosphere. When voltage is applied to the electro-pneumatic valve, the groove 19 is connected to the pressure line and the drill bit 7 is forcibly raised.

Обеспечение непрерывности процесса продувки буровых коронок позволяет существенно повысить интенсивность процесса разрушения твердых пород путем уменьшения времени проходки на рейс за счет увеличения времени сработки коронки и улучшения продувки разрушенной породы на рабочем и холостом ходу бойков бурового снаряда.Ensuring the continuity of the process of blowing drill bits allows you to significantly increase the intensity of the process of destruction of hard rock by reducing the time of sinking on the flight by increasing the time of working the crown and improving the blowing of the destroyed rock during working and idling of the drill bits.

Claims

A drill, including a housing with a high-pressure chamber and channels, in which hammers are placed, each of which contains a cylinder, in the central hole of which is a valve with through longitudinal holes and a rod, installed with the possibility of axial movement of the strikers and a drill bit having the shape of a piston with rod and central blind holes, characterized in that the channels are made at an angle of (3-5) ° to the axis of rotation of the drill, the housing is equipped with a lining fixed at the end with grooves placed at the bottom the southern part of each channel with a collar located between the body and the plate with the formation of a cavity connected to the grooves of the plate, on the side of which a blind hole is made along the axis of the body, the central hole of the cylinder has different diameters along its length, the piston is in contact with a large diameter the central hole of the cylinder, equipped with two inclined holes, the axes of which intersect with the axis of its central blind hole, and with a finger fixed in its lower end part, the diameter of the drill piston the crown corresponds to the diameter of the channel, and its rod is placed in the axle box and has vertical slots made at half its length, ending with side drilling intersecting with the central blind hole of the drill bit.