RU195056U1 - Устройство для бурения горных пород - Google Patents

Устройство для бурения горных пород Download PDF

Info

Publication number
RU195056U1
RU195056U1 RU2019134324U RU2019134324U RU195056U1 RU 195056 U1 RU195056 U1 RU 195056U1 RU 2019134324 U RU2019134324 U RU 2019134324U RU 2019134324 U RU2019134324 U RU 2019134324U RU 195056 U1 RU195056 U1 RU 195056U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crowns
fixed
cutters
drilling
core pipe
Prior art date
Application number
RU2019134324U
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Алексеевич Гришко
Original Assignee
Дмитрий Алексеевич Гришко
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 Дмитрий Алексеевич Гришко filed Critical Дмитрий Алексеевич Гришко
Priority to RU2019134324U priority Critical patent/RU195056U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU195056U1 publication Critical patent/RU195056U1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/14Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/14Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
    • E21B7/15Drilling by use of heat, e.g. flame drilling of electrically generated heat

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к строительной промышленности, в частности к ручным сверлильным машинам, и может применяться для бурения технологических отверстий в горных породах и бетоне. Устройство для бурения горных пород содержит две колонковые трубы с коронками и резцами, установленные с возможностью вращения в противоположных направлениях, элементы привода и элементы создания дугового разряда между резцами разных коронок, вращающихся встречно. Технический результат состоит в повышении скорости бурения горной породы за счет разупрочнения породы электрической дугой в зоне резания и одновременным подрезанием породы резцами коронок с двух сторон. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к строительной промышленности, в частности к ручным сверлильным машинам, и может применяться для бурения технологических отверстий в горных породах и бетоне.
Известен термобур для бурения горных пород посредством электрической дуги, SU 125782 A1 Е21 В 7/15 опубл. 10.19.1960, выполненный в виде трубы, снабженной двумя электродами, между которыми создается электрическая дуга, которая под действием электродинамических сил вытягивается в огненное кольцо, разрушающее горные породы.
Известен термобур для бурения скважин, SU 152842 A1 Е21В 7/14 опубл. 18.12.1966. В нижней части термобура шарнирно закреплена реактивная горелка, содержащая внутри сопловый аппарат, камеру сгорания и форсунку. Поворот реактивной горелки под углом к оси термобура производится системой рычагов и тягой с приводом. Привод механизма поворота может быть электрический, гидравлический или пневматический.
Известно устройство для электродуговой обработки бетона, SU 679404 B28D 1/00 опубл. 15.08.1979, включающее электроды, из которых, по крайней мере, один из электродов выполнен полым, в полости которого помещена металлосодержащая присадка, например, выполненная в виде проволоки.
Недостатком термобура по SU 125782, SU 152842 и устройства для электродуговой обработки бетона по SU 679404 является отсутствие породоразрушающих элементов для механического разрушения горной породы, что значительно снижает скорость бурения.
Известен термомеханический способ бурения и устройство для его осуществления, RU 2263758 C1 Е21В 10/48 опубл. 10.11.2005. Способ термомеханического бурения включает фрикционный нагрев поверхностного слоя горной породы, последующее отделение этого слоя резанием и удаление продуктов разрушения промывочной жидкостью. Устройство для термомеханического бурения включает корпус, фрикционные элементы, разупрочняющие нагревом приповерхностный слой горной породы, резцы и радиальные промывочные каналы для промывочной жидкости. Фрикционные элементы и резцы разделены на скважино- и кернообрабатывающие сектора и выполнены в радиальном сечении по контуру, контактирующему с забоем, совпадающими при наложении друг на друга.
Недостатками устройства является быстрое затупление режущих кромок при бурении твердых пород, что требует частой остановки и замены дорогостоящей коронки, за счет чего снижается производительность бурения.
Известно устройство для термического бурения твердых горных пород, RU 2365731 C1 Е21В 7/15 опубл. 27.08.2009. Устройство снабжено колонковой трубой, соединенной в верхней части с бурильной штангой, на которой установлены токосъемник для подачи электроэнергии к плазмотрону и вертлюг для подачи сжатого воздуха, при этом нижняя часть колонковой трубы соединена с цилиндрической съемной буровой коронкой, на которой установлены резцы, выполненные из термостойких материалов, причем на наружной поверхности колонковой трубы установлены система подачи водовоздушной смеси и система подачи электроэнергии и плазмообразующей смеси в плазмотрон и соединены в нижней части с буровой коронкой, а в верхней части соединены с двумя емкостями плазмообразующей смеси, первая из них жестко закреплена с бурильной штангой, а вторая емкость соединена с первой емкостью посредством подшипников с устройством, обеспечивающим их герметизацию.
Недостатком устройства для термического бурения твердых горных пород является использование в качестве плазмообразующей смеси газа и в связи с этим сложность ее транспортирования в плазмотрон.
Наиболее близким аналогом полезной модели, взятым в качестве прототипа, является устройство для бурения твердых горных пород, RU 193120 U1 Е21В 3/02 опубл. 16.09.2019, включающее две колонковые трубы, внутренний диаметр одной колонковой трубы больше внешнего диаметра другой колонковой трубы и она установлена поверх меньшей колонковой трубы, на одном торце колонковых труб закреплены буровые коронки с термостойкими резцами, на коронке внешней трубы, на ее внутренней поверхности, изготовлен паз, в который вставлены ролики для вращения по внешней поверхности коронки внутренней колонковой трубы, причем, свободный торец внешней колонковой трубы упирается в упорный подшипник, установленный в обойму, закрепленную на основание, выполненное в виде пластины, а свободный торец внутренней колонковой трубы соединен с хвостовиком, соединенным другим концом через соединительную муфту с валом электродвигателя и на хвостовике закреплен планетарный редуктор, передающий вращение хвостовика на внешнюю колонковую трубу в противоположном направлении вращения, а также втулка, упирающаяся в упорный подшипник, установленный в обойму, закрепленную на основание, на том же основании закреплен электродвигатель, электропитание которого производится через регулятор скорости вращения, при этом, внешняя колонковая труба имеет перфорационные отверстия для забора воздуха, а режущие поверхности резцов направлены по направлению вращения коронок.
Недостатком устройства является недостаточно высокая скорость бурения горных пород.
Целью полезной модели является создание конструкции устройства для бурения горных пород с увеличенной скоростью бурения.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для бурения горных пород содержащее две колонковые трубы, у одной из которых внутренний диаметр больше внешнего диаметра другой колонковой трубы и она установлена поверх меньшей колонковой трубы, на одном торце колонковых труб закреплены буровые коронки с термостойкими резцами, свободный торец внутренней колонковой трубы соединен с хвостовиком, который другим своим концом через соединительную муфту соединен с валом электродвигателя и на хвостовике закреплен планетарный редуктор и втулка, упирающаяся в упорный подшипник, установленный в обойму, закрепленную на основание, выполненное в виде пластины, а свободный торец внешней колонковой трубы упирается в упорный подшипник, обойма которого закреплена на основании, и на том же основании закреплен электродвигатель, электропитание которого производится через регулятор скорости, причем, внешняя труба имеет перфорационные отверстия, а на внутренней поверхности ее коронки в пазу установлены ролики вращения, при этом устройство снабжено сварочным агрегатом и осциллятором, включенных между собой последовательно, и при помощи соединительных проводов и токосъемников, один из которых подключен к внешней колонковой трубе, а другой к втулке на хвостовике, подают разнополярное напряжение сварочного агрегата и осциллятора к резцам разных коронок, причем, соединительная муфта, ролики вращения и основание изготовлены из диэлектрического материала, планетарный редуктор закреплен на хвостовике через изоляционную втулку, а так же, резцы на коронках равномерно распределены по окружности коронок, причем, на разных коронках закреплено четное и нечетное количество резцов, но не менее трех, а расстояние между боковыми плоскостями резцов, закрепленных на разных коронках и при их расположении друг против друга, не должно превышать максимального расстояния пробивного напряжения осциллятора.
Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Одним из существенных признаков является:
введение в устройство сварочного агрегата, осциллятора и токосъемников дает возможность осуществлять за счет электрической дуги термическую обработку породы при ее бурении;
изготовление соединительной муфты, роликов вращения и основания, а так же крепление планетарного редуктора на хвостовике через изоляционную втулку изолируют подачу разнополярного напряжения - к резцам разных коронок;
равномерное распределение резцов по окружности коронок, а так же их ограничение по количеству стабилизируют процесс бурения «… как показывает практика, количество резцов должно быть не менее трех, а при использовании меньшего количества резцов стабилизации вращения породоразрушающего инструмента достичь чрезвычайно трудно» (RU 2440479 C1 Е21В 10/00 опубл. 20.01.2012);
при кратном количестве резцов на разных коронках возникает условие, когда друг против друга могут находиться более двух резцов разных коронок и возникает несколько каналов развития разряда осциллятора. По закону электротехники, истечение разряда осциллятора не происходит одновременно по всем каналам возможного распостранения разряда, а только по тому каналу, у которого наименьшее электрическое сопротивление. В этом случаи место разряда осциллятора не определено. Исходя из вышесказанного, введен существенный признак, гарантирующий однозначное поочередное возникновение одного канала разряда осциллятора со всеми резцами коронок, производящими резание породы по окружности, а именно, на разных коронках закреплено четное и нечетное количество резцов;
условие ограничения расстояния между боковыми плоскостями резцов, закрепленных на разных коронках, меньше чем максимальное расстояние пробивного напряжения осциллятора гарантирует условие возникновения разряда осциллятора, а затем и дугового разряда в зоне резания между боковыми плоскостями резцов.
Материал изготовления резцов, их число и расположение на коронках уменьшают радиальное биение колонковых труб, и при бурении создает обработку породы дугой по всей окружности бурения с одновременным подрезанием участка размягченной породы с двух сторон.
Совокупность существенных признаков устройства, а именно конструкция элементов, наличие связи между элементами, взаимное расположение элементов, параметры, материал из которого выполнены элементы, характеризуют заявленное решение как устройство для бурения горных пород и достаточно для достижения поставленной цели.
Сущность полезной модели заключается в том, что предлагаемая конструкция устройства для бурения горных пород дает возможность создавать электрическую дугу непосредственно в зоне резания, а именно, между резцами вращающихся встречно, и одновременно подрезать участок размягченной породы с двух сторон, что дает возможность решить поставленную задачу - увеличить скорость бурения горных пород.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен разрез устройства для бурения горных пород, на фиг. 2 - разрез устройства по А - А, фиг. 3 - вид Б, фиг. 4 - вид В (увеличено).
Устройство для бурения горных пород (Фиг. 1) включает в себя две колонковые трубы 1 и 2, внутренний диаметр колонковой трубы 2 больше внешнего диаметра колонковой трубы 1 и она установлена поверх колонковой трубы 1. На торце колонковой трубы 1 закреплена буровая коронка 3 с термостойкими резцами 4, а на торце колонковой трубы 2 закреплена буровая коронка 5 с термостойкими резцами 6. Свободный торец внутренней колонковой трубы 1 соединен с хвостовиком 7, который другим своим концом через соединительную муфту 8, изготовленную из диэлектрического материала по ГОСТ 21424 - 93, например, из ударного полистирола по ГОСТ 28250-77 или ABC- сополимера по ТУ6-05-1587-84, соединен с валом 9 электродвигателя 10. На хвостовике 7 закреплена втулка 12 и через изоляционную втулку 14 закреплен планетарный редуктор 15 (Фиг. 2). Втулка 12 упирается в упорный подшипник 16, установленный в обойму 17, закрепленную на основание 18, выполненное в виде пластины из диэлектрического материала. Свободный торец внешней колонковой трубы 2 упирается в упорный подшипник 19, обойма 20 которого закреплена на основании 18. На том же основании 18 закреплен электродвигатель 10, электропитание которого производится через регулятор скорости 21. На колонковой трубе 2 расположены перфорационные отверстия 22, а на внутренней поверхности ее коронки 5 в пазу 23 установлены ролики 24 вращения, изготовленные из диэлектрического материала. Устройство снабжено сварочным агрегатом 25 и осциллятором 26, включенных при помощи соединительных проводов 27 между собой последовательно и соединенных к токосъемникам 28 и 29. В качестве сварочного агрегата 25 можно использовать сварочный трансформатор, сварочные выпрямители и сварочные аппараты с жесткой характеристикой. В качестве осциллятора 26 целесообразно применять осциллятор с большим пробойным расстоянием, например осциллятор СМТ - ОСП - 1 (Осциллятор сварочный внешний марки СМТ-ОСЦ-1. https://weldmachine.ucoz.ru/product3030.html), пробойное расстояние которого составляет до 15 мм. В качестве соединительных проводов 27 применяются гибкие провода марки КПГ или КОГ по ГОСТ 24334 - 80. Токосъемник 28 подключен к внешней колонковой трубе 2, а токосъемник 29 подключен к втулке 12. Токосъемники 28 и 29 обеспечивают подачу питающего напряжения с неподвижных частей устройства - сварочного агрегата 25 и осциллятора 26 на вращающиеся части устройства - резцы 4 и 6. В предлагаемом устройстве применимы наиболее распространенные кольцевые токосъемники (Токосъемники КТ. https://izpk.ru /tokosemnik-kt). За счет равномерного расположения резцов 4 и 6 по окружности коронок 3 и 5 (Фиг. 3), а также из-за того, что количество резцов 4 на коронке 3 внутренней трубы 1 нечетно - три резца 4, а количество резцов 6 на коронке 5 внешней трубы 2 четно - четыре резца 6 при бурении создается стабилизация вращения труб и последовательное возникновение дуговых разрядов по окружности бурения. На Фиг. 3 показано расположение резцов 4 и 6 на коронках 3 и 5 и стрелками показано направление вращения коронок 3 и 5, при этом режущие поверхности резцов 4 и 6 направлены по направлению вращения коронок 3 и 5. Для гарантированного возникновения дугового разряда между боковыми поверхностями резцов 4 и 6 (Фиг. 4) расстояние между ними Z не должно превышать расстояния максимального пробивного напряжения осциллятора 26. . Применяемые в устройстве коронки 3 и 5 выпускаются по ГОСТ11108 - 70 и ГОСТ Р 51639 - 2000. Возможно применение коронок со сменным креплением резцов (Коронка ТК160Р http://www.tehnoprok.com/production /vertikalnoe-burenie/burovye-koronki). Термостойкие резцы 4 и 6 применяются из твердого сплава по ГОСТ 3882 - 74. Возможно так же применение алмазных коронок по ГОСТ19527-74.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно собирают устройство и прикрепляют его основание 18 к направляющим с возможностью возвратно-поступательного перемещения (на Фиг. не показано). Производят подключение к сети (на Фиг. не показано) регулятор 21, сварочный агрегат 25 и осциллятор 26. После установки устройства в рабочее положение и его центрирования на поверхности горной породы, устройство подается вперед до касания резцами 4 и 6 поверхности породы, и включают регулятор 21, сварочный агрегат 25 и осциллятор 26. Регулятором 21 устанавливают необходимую скорость вращения вала 9 электродвигателя 10. За счет установленного планетарного редуктора 15 колонковые трубы 1 и 2 вращаются встречно. Высокое напряжение осциллятора 26 по проводам 27 и через токосъемники 28 и 29 и элементы конструкции устройства попадает на резцы 4 и 6. При сближении резцов 4 и 6 на расстояние Z происходит электрический пробой между боковыми поверхностями резцов 4 и 6, что инициирует возникновение дуги от сварочного агрегата 25. При этом происходит разупрочнение горной породы за счет нагрева и термических напряжений, возникающих в различии модулей упругости и коэффициентах объемного расширения частиц породы. Разупрочненный слой породы снимается термостойкими резцами 4 и 6, вращающиеся в разные стороны, а продукты разрушения удаляются с забоя скважины воздухом, поступающим в межтрубное пространство труб 1 и 2 через отверстия 22. Так как дуговой разряд возникает между боковыми стенками резцов, то подрезка породы резцами 4 и 6 в этой же зоне носит облегченный характер, что в целом увеличивает скорость бурения.
Количество резцов на коронках, их расположение, наличие роликов вращения в пазу коронки, а так же вращение колонковых труб в разные стороны снимают радиальные нагрузки, воздействующие на устройство во время бурения, и стабилизируют процесс бурения. Осевые нагрузки гасятся в упорных подшипниках, в которые упираются колонковые трубы.
Предлагаемая конструкция устройства для бурения горных пород дает возможность увеличить скорость бурения, исключает прихват резцов буровых коронок в породе, уменьшает вибрацию устройства и придает плавность траектории бурения.

Claims (1)

  1. Устройство для бурения горных пород, включающее две колонковые трубы, у одной из которых внутренний диаметр больше внешнего диаметра другой колонковой трубы и она установлена поверх меньшей колонковой трубы, на одном торце колонковых труб закреплены буровые коронки с термостойкими резцами, свободный торец внутренней колонковой трубы соединен с хвостовиком, который другим своим концом через соединительную муфту соединен с валом электродвигателя, и на хвостовике закреплен планетарный редуктор и втулка, упирающаяся в упорный подшипник, установленный в обойму, закрепленную на основание, выполненное в виде пластины, а свободный торец внешней колонковой трубы упирается в упорный подшипник, обойма которого закреплена на основании, и на том же основании закреплен электродвигатель, электропитание которого производится через регулятор скорости, причем внешняя труба имеет перфорационные отверстия, а на внутренней поверхности ее коронки в пазу установлены ролики вращения, отличающееся тем, что оно снабжено сварочным агрегатом и осциллятором, включенными между собой последовательно и при помощи соединительных проводов и токосъемников, один из которых подключен к внешней колонковой трубе, а другой - к втулке на хвостовике, подающих разнополярное напряжение к резцам разных коронок, причем соединительная муфта, ролики вращения и основание изготовлены из диэлектрического материала, планетарный редуктор закреплен на хвостовике через изоляционную втулку, а также резцы на коронках равномерно распределены по окружности коронок, причем на разных коронках закреплено четное и нечетное количество резцов, но не менее трех, а расстояние между боковыми плоскостями резцов, закрепленных на разных коронках, и при их расположении друг против друга не превышает максимальное расстояние пробивного напряжения осциллятора.
RU2019134324U 2019-10-28 2019-10-28 Устройство для бурения горных пород RU195056U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134324U RU195056U1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Устройство для бурения горных пород

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134324U RU195056U1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Устройство для бурения горных пород

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195056U1 true RU195056U1 (ru) 2020-01-14

Family

ID=69167383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134324U RU195056U1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Устройство для бурения горных пород

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195056U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2209912C1 (ru) * 2002-04-10 2003-08-10 Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) Колонковый электромеханический буровой снаряд
WO2005054620A1 (en) * 2003-12-01 2005-06-16 Unodrill As Method, drilling machine, drill bit and bottom hole assembly for drilling by electrical discharge pulses
RU2471987C1 (ru) * 2011-07-08 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Электроимпульсное буровое долото
RU193120U1 (ru) * 2019-09-16 2019-10-15 Дмитрий Алексеевич Гришко Устройство для бурения твердых горных пород

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2209912C1 (ru) * 2002-04-10 2003-08-10 Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) Колонковый электромеханический буровой снаряд
WO2005054620A1 (en) * 2003-12-01 2005-06-16 Unodrill As Method, drilling machine, drill bit and bottom hole assembly for drilling by electrical discharge pulses
RU2471987C1 (ru) * 2011-07-08 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Электроимпульсное буровое долото
RU193120U1 (ru) * 2019-09-16 2019-10-15 Дмитрий Алексеевич Гришко Устройство для бурения твердых горных пород

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006220404A (ja) 煙突内壁表層の除去方法および装置
CN113305570B (zh) 一种基于cfd流体分析的立式泵导水管加工装置
CN111590175A (zh) 一种石油套管切割等离子喷头
RU195056U1 (ru) Устройство для бурения горных пород
CN111594039A (zh) 一种大直径组合式空气反循环潜孔锤
CN201009002Y (zh) 钢管切割机床
CN111496333A (zh) 便携式短电弧铆钉切除设备
RU193120U1 (ru) Устройство для бурения твердых горных пород
US20170072488A1 (en) Electrical discharge machining system having independent electrodes, related control system and method
CN111766170A (zh) 一种耦合激光破岩的试验方法及试验装置
US2675994A (en) Thermal mineral piercing method and apparatus
CN102335926B (zh) 旋转切割刀具及其切割管材的方法
JP3168092U (ja) 削孔内周面の溝切切削装置
CN212404139U (zh) 泥套钻头
CN211966520U (zh) 炼钢转炉烟道的生产设备
CN109184726B (zh) 一种使用激光开挖的隧道掘进机
CN109429746B (zh) 锤片式秸秆粉碎机
CN206010400U (zh) 自爬式钻铣切管机
CN207746438U (zh) 一种机电式hdd管道镗削清障器
CN117381090B (zh) 一种适用于激光增材制造技术的送料装置
CN216588471U (zh) 一种水力驱动截齿串珠扩孔装置
CN106217044A (zh) 自爬式钻铣切管机
CN203394358U (zh) 一种耐高温钻头
CN103388455A (zh) 一种耐高温钻头
CN112177534B (zh) 一种具有助力旋转激振功能的pdc钻头

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201029