RU1770544C - Инструмент дл нанесени профильных углублений на стенки шпуров и скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к буровой технике и может быть использовано дл  бурени  шпуров и скважин и выполнени  на их стенках профильных углублений. Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  за счет интенсификации процесса 10 11 У У , 12 I3 5 . А Уч утУ л:: : /лXх - -У V.м. -.. --. :образовани  боковых углублений на стенках скважины и улучшение извлечени  инструмента из выработки. Инструмент состоит из корпуса 1, в котором выполнен осевой канал 2, сообщающийс  с каналом 3 буровой штанги 4. соединенной с корпусом посредством конуса 5. На цилиндрической части 7 корпуса соосно последовательно установлены с зазором и возможностью вращени  св занные между собой кондуктор 3 и втулка 9, причем цилиндрическа  часть корпуса выполнена эксцентрично. На втулке 9 закреплены ступенчатые рабочие элементы 12. При работе инструмента втулка 9 с рабочими элементами, перемеща сь под действием ударов вдоль оси шпура, формирует профильные углублени  на стенках. 2 ил. Ј, 3 5 сг Ј V| VI О ел fc

Description

Фиг /

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности, к устройствам дл  бурени  шпуров и скважин и выполнени  на их стенках профильных углублений, Известно устройство, включающее корпус , выполненный в виде штанги, на котором установлена с зазором и возможностью вращени  вокруг оси втулка с закрепленными на ней двум  твердосплавными рабочими элементами 1.

Существенным недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие дополнительных каналов дл  вымывани  буровой мелочи из профильных углублений шпура, что приводит к заклиниванию инструмента при извлечении его из шпуров и скважин и снижает эффективность изготовлени  профильных углублений.

Наиболее близким техническим решением из известных к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  инструмент дл  нанесени  профильных углублений на стенки шпуров, включающий корпус с каналом, сообщенный с подвод щим каналом буровой штанги, соосные последовательно установленные на нем с зазором и возможностью вращени  св занные между собой кондуктор и втулку, продольно установленные на боковой поверхности втулки ступенчатые рабочие элементы с трехгранной формой поперечного сечени  с плоскостью симметрии, проход щей через продольную ось инструмента 2.

При такой конструкции инструмента затруднен вывод продуктов разрушени  из зо- ны дроблени , что приводит к росту энергоемкости процесса, так как производитс  переизмельчение уже разрушенной породы.

Кроме того, происходит заклинивание инструмента при его извлечении из шпура или скважины. Ориентаци  плоскости расположени  профильных углублений при бурении шпуров и скважин может быть различной. Наиболее распространенным и неблагопри тным дл  инструмента  вл етс  их вертикальное расположение. Выход измельченной горной породы из зоны разрушени  затруднен. Он возможен только путем вытекани  ее вдоль режущей кромки и плоскостей втулки. При этом профильное углубление, обращенное в сторону почвы выработки, интенсивно засор етс  продуктами разрушени . В таких случа х инструмент извлекаетс  с большим усилием и, как правило, при включенном перфораторе , обеспечива  дополнительно сотр сательное и вращательное движение штанги. Это усиливает абразивный износ рабочих

элементов и снижает эффективность изготовлени  профильных углублений на стенках шпуров и скважич.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние эффективности изготовлени  профиль- ных углублений за счет исключени  заклинивани  инструмента при извлечении его из шпуров и скважин и снижени  энергоемкости процесса,

0 Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном инструменте дл  нанесени  профильных углублений на стенки шпуров и скважин, включающий корпус с каналом и установленные на нем последовательно со- 5 осно друг другу кондуктор и втулку с размещенными на ее боковой поаерхности диаметрально ступенчатыми рабочими элементами трехгранной формы в поперечном сечении, кондуктор и втулка установлены на 0 корпусе эксцентрично его продольной оси с возможностью ограниченного поворота относительно оси втулки.

Во врем  бурени  вращение и удары от перфоратора коронке, разрушающей забой 5 шпура, передаютс  посредством буровой штанги и корпуса инструмента дл  нанесени  профильных углублений. Вынос продук- тов разрушени  из забо  шпура и профильных углублений осуществл етс  во- 0 дои, .поступающей по центральному каналу штанги и корпуса инструмента. Установленна  на эксцентричной цилиндрической части корпуса инструмента с зазором втулка с рабочими элементами во врем  вращени  5 штанги совершает колебательное движение . За каждый оборот корпуса инструмента втулка совершит колебание, образу  зазор на величину эксцентриситета между рабочими элементами втулки и поверхно- 0 стью создаваемых профильных углублений. Это улучшает вынос продуктов разрушени  из зоны дроблени . При движении втулки в первое крайнее положение один из рабочих элементов входит в породу на всю глубину 5 режущей части и одновременно перемещаетс  вперед к забою шпура. В это врем  вершина второго рабочего элемента приподнимаетс  на величину эксцентриситета, за счет чего площадь, которую он разруша- 0 ет, снижаетс . Разрушение пород в контурах профильного углублени  происходит при меньших усили х, за счет чего большие напр жени  возникают на забое рабочего элемента, погруженного в породу полно- 5 стью. Это также приводит к увеличению скорости изготовлени  углублений. Таким образом,наличие эксцентриситета позвол ет попеременно перераспредел ть усили  на кромках рабочих элементов и снижать энергоемкость процесса разрушени ,

Амплитуда колебаний втулки с рабочими элементами определ етс  величиной эксцентриситета.

Экспериментально установлено, что дл  каждого конкретного месторождени  существует рациональна  величина эксцентриситета , обеспечивающа  максимальную эффективность создани  профильных ут- лублений.

Кроме того, существенно упрощаетс  извлечение инструмента из шпура после окончани  бурени , так как при вращении штанги колебательные движени  втулки позвол ют пропускать при подьеме или сжимать при опускании переизмельченные продукты разрушени , оставшиес  в профильных углублени х, а не двигать их перед собой. Таким образом повышаетс  эффективность изготовлени  профильных углублений .

На чертеже изображено устройство с частичными вырывами, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез по Б-Б на фиг,1.

Инструмент состоит (фиг,1) из корпуса 1, в котором выполнен осевой канал 2, сообщающийс  с каналом 3 буровой штанги 4, соединенной с корпусом 1 посредством конуса 5. На корпусе 1 выполнен ответный конус 6, обеспечивающий разъемное соеди- нение со штэнгой 4. На цилиндрической части 7 корпуса 1 соосно последовательно установлены с зазором и возможностью вращени  св занные между собой кондуктор 8 и втулка 9, причем цилиндрическа  часть корпуса 1 выполнена эксцентрично. Между осью вращени  10, штанги 4, кондуктора 8, втулки 9 и осью 11 корпуса 1 имеетс  эксцентриситет, величина которого зависит от физико-механических свойств пород. На втулке 9 выполнены две полости, в которых закреплены ступенчатые рабочие элементы 12 с трехгранной формой поперечного сечени . Корпус заканчиваетс  конусом 13, на котором установлена бурова  коронка 14.

Нарезка профильных углублений предлагаемым инструментом осуществл етс  следующим образом.

После заглублени  коронки 14 в породу и входа в шпур кондуктора 8 бурение пре- кращаетс  и втулка 9 ориентируетс  в нужном направлении руками бурильщика или с помощью специального устройства. Втулка 9 удерживаетс  в нужном направлении до тех пор, пока под действием работающего перфоратора не заглуб тс  в шпур меньшие ступени рабочих элементов 12. После чего производ т бурение обычным путем. Удары и вращение от перфоратора через штангу 4 и корпус 1 передаютс  коронке 14. котора 

осуществл ет- разрушение породы в забое шпура. Удаление продуктов разрушени  из шпура осуществл етс  водой, подаваемой от перфоратора по каналу 3 в штанге 4 и каналу 2 в корпусе 1. Удары от перфоратора штангой 4 через утолщенную часть корпуса 1 передаютс  втулке 9 с рабочими элементами 12 трехгранной формы поперечного сечени . Втулка 9 с рабочими элементами 12, перемеща сь под действием ударов вдоль оси шпура, формирует профильные углублени  на стенках. Глубина внедрени  каждой ступени рабочих элементов 12 в стенки шпура небольша  и измельченна  порода, в основном, удал етс  из области разрушени  между рабочими элементами и массивом породы. Причем наиболее эффективно удаление продуктов разрушени  происходит в момент, когда втулка 9 при колебательном движении займет одно из крайних положений и между поверхност ми вновь образованного профильного углублени  и рабочим элементом 12 втулки 19 образуетс  зазор. Например, как это видно из фиг.1 и фиг.2. Втулка 9 зан ла крайнее верхнее положение, где ее рабочий элемент 12 формирует профильное углубление под действием ударов от перфоратора, передаваемых втулке 9 через утолщенный конец корпуса 1 инструмента. Нижний рабочий элемент 12 втулки 9 в это врем  приподн т над поверхностью формируемого им профильного углублени , обеспечива  зазор дл  пропуска продуктов разрушени . Высота образовавшегос  зазора соответствует значению прин того эксцентриситета. При повороте штанги 4 и соответственно корпуса 1 на 180° нижний зазор исчезает и по витс  такого же размера верхний зазор. Периодичность по влени  зазоров в профильных углублени х определ етс  частотой вращени  штанги 4 и дл  современных бурильных машин составл ет от 1,25 до 4.0 раз в секунДУПри движении втулки 9 в верхнее крайнее положение верхний рабочий элемент 12 входит в породу на всю глубину режущей части и одновременно перемещаетс  вперед к забою шпура. В это врем  вершина нижнего рабочего элемента 12 приподнимаетс  на величину эксцентриситета, за счет чего площадь, которую он разрушает, снижаетс . При этом разрушение пород в контурах профильного углублени  происходит при меньших усили х, а в результате на забое рабочего элемента полностью погруженного в породу возникают большие напр жени . Наличие эксцентриситета позвол ет попеременно перераспредел ть усили  на кромках рабочих элементов 12

снижа  энергоемкость процесса разрушени  и повыша  скорость изготовлени  профильных углублений. После окончани  бурени  шпура или скважины на заданную глубину перфоратор выключаетс  и осуществл етс  промывка водой, поступающей по каналам 2 и 3. Врем  промывки определ етс  требовани ми регламента в каждом конкретном случае. Промывка может осуществл тьс  с вращением штанги А или без вращени . Затем приступают к извлечению инструмента из шпура. Включаетс  вращение штанги 4 и инструмент извлекаетс  из забо  шпура. При этом колебательные движени  втулки 9 с рабочими элементами 12 позвол ют пропускать при подъеме или сжимать при опускании остатки переизмельченных продуктов разрушени , оставшиес  в профильных углублени х после промывки. Это позвол ет извлекать инструмент без затруднений, сокраща  врем  на данную операцию, что в целом повышает эффективность создани  профильных углублений .

5

0

Работоспособность предложенного инструмента проверена и подтверждена на макетном образце. Планируетс  изготовление экспериментальных образцов инструмента и его испытани  на стенде.

Claims (1)

1. Формула изобретени , Инструмент дл  нанесени  профильных углублений на стенки шпуров и скважин, включающий корпус с каналом и установленные на нем последовательно соосно друг с другом кондуктор и втулку с размещенными на ее боковой поверхности диаметрально ступенчатыми рабочими элементами трехгранной формы в поперечном сечении, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности бурени  за счет интенсификации процесса образовани  боковых углублений и улучшени  извлечени  инструмента из выработки, кондуктор и втулка установлены на корпусе эксцентрично его продольной оси с возможностью ограниченного поворота относительно оси втулки.

   А-А

   ю

   Б-Б