RU78252U1

RU78252U1 - DRILLING MACHINE

Info

Publication number: RU78252U1
Application number: RU2008132306/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Щербина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кыштымское машиностроительное объединение"
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях. В конструкции бурового станка передний патрон выполнен подвижным в осевом направлении и имеет съемное фиксирующее устройство, контактирующее с рамой бурового станка, а также устройство соединения его с задним патроном, причем задний патрон также имеет устройство для соединения с передним патроном и, кроме того, резьбовой шпиндель его выполнен съемным и фиксируется в патроне с помощью кулачков, а подводящая муфта, установленная на шпинделе, выполнена с возможностью фиксации на корпусе патрона. Использование предложенных технических решений в конструкции бурового станка позволяет механизировать процесс замены бурового инструмента, улучшить санитарно-гигиенические условия на рабочем месте, а сам буровой станок по сравнению с известными конструкциями буровых станков аналогичного назначения имеет минимальный продольный габарит и может применяться в минимально возможных сечениях горных выработок, что сокращает затраты на горнопроходческие работы.The utility model relates to the mining industry, namely to drilling equipment, and can find application in the design of machine tools for drilling wells by impact-rotational method in underground conditions. In the design of the drilling rig, the front chuck is axially movable and has a removable locking device in contact with the frame of the drill rig, as well as a device for connecting it to the rear chuck, the back chuck also has a device for connecting to the front chuck and, in addition, a threaded spindle it is made removable and fixed in the cartridge with the help of cams, and the inlet coupling mounted on the spindle is made with the possibility of fixing on the cartridge case. The use of the proposed technical solutions in the design of the drilling rig allows us to mechanize the process of replacing the drilling tool, to improve the sanitary and hygienic conditions at the workplace, and the drilling rig itself, in comparison with the known designs of drilling rigs of a similar purpose, has a minimum longitudinal dimension and can be used in the minimum possible sections of mine workings , which reduces mining costs.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях.The utility model relates to the mining industry, namely to drilling equipment, and can find application in the design of machine tools for drilling wells by impact-rotational method in underground conditions.

Известен буровой станок для ударно-вращательного бурения скважин в подземных условиях [1], содержащий распорно-поворотный механизм, лебедку для установки станка на ось бурения, механизм подачи, вращатель (задний патрон) с кулачковым клиновым зажимным патроном, штангодержатель (передний патрон), выполненный в виде кулачкового зажимного патрона, установленного на раме станка, а также буровой инструмент в виде погружного пневмоударника и буровой коронки.A well-known drilling machine for rotational shock drilling in underground conditions [1], comprising a spacer-rotary mechanism, a winch for mounting the machine on the drilling axis, a feed mechanism, a rotator (rear chuck) with a cam wedge chuck, a bar holder (front chuck), made in the form of a cam clamping chuck mounted on the frame of the machine, as well as a drilling tool in the form of a submersible hammer and a drill bit.

Существенным недостатком данного бурового станка является жесткая кинематическая связь резьбового шпинделя в патроне станка с помощью шлицевого соединения. Данная связь делает патрон не проходным для буровых штанг, что сокращает его область применения и, кроме того, шлицевое соединение, являясь достаточно точным соединением, не защищено от воздействия бурового шлама, вследствие чего оно быстро выходит из строя.A significant drawback of this drilling rig is the rigid kinematic connection of the threaded spindle in the machine chuck using a spline connection. This connection makes the cartridge not passable for drill rods, which reduces its scope and, in addition, the spline connection, being a fairly accurate connection, is not protected from drill cuttings, as a result of which it quickly fails.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровой станок для ударно-вращательного бурения скважин в подземных условиях [2], содержащий распорную колонку, лебедку для монтажа станка и установки его на ось бурения, установленный на распорной колонке передний кулачковый клиновой зажимной патрон (редуктор с пневмозахватом) с размещенным на нем пультом управления и задний кулачковый клиновой зажимной патрон (подающий), установленный на направляющих и связанный с механизмом подачи, а также буровой инструмент в виде погружного пневмоударника и коронки.The closest in technical essence and the achieved result is a drilling rig for impact-rotary drilling of wells in underground conditions [2], containing a spacer column, a winch for mounting the machine and installing it on the drilling axis, a front cam wedge chuck mounted on a spacer column (gearbox with pneumatic capture) with a control panel placed on it and a rear cam wedge chuck (feed) mounted on rails and connected to a feed mechanism, as well as a drilling tool as DTH and crowns.

Недостатком этого бурового станка является то, что передний патрон, не являясь проходным для используемого пневмоударника и коронки, установлен The disadvantage of this drilling rig is that the front cartridge, not being a passage for the used hammer and crown, is installed

на распорной колонке неподвижным, при этом, буровой инструмент присоединяется к буровым штангам, находясь за пределами габаритов бурового станка. Это значительно увеличивает размеры горных выработок, необходимых для ведения буровых работ подобными станками и приводит в связи с этим, к значительному удорожанию горнопроходческих работ. Кроме того, подводящая сжатый воздух муфта привинчивается непосредственно к вращающейся штанге и также находится за габаритами станка, что очень травмоопасно, особенно, при возможной заклинке муфты и намотке при этом подводящего шланга непосредственно на штангу. Во избежание травмоопасности, конструкция станка имеет в своем составе защитный кожух, что усложняет конструкцию и делает ее не совсем удобной в эксплуатации. Существенным недостатком данной конструкции является также необходимость применения пульта управления (для обеспечения во время бурения подачи буровых штанг методом перехвата), установленного исключительно непосредственно на переднем патроне станка, т.к. персонал при управлении находится в самом травмоопасном и самом загрязненном месте.stationary on the spacer column, while the drilling tool is attached to the drill rods, being outside the dimensions of the drilling rig. This significantly increases the size of the mine workings required for drilling by such machines and, in this regard, leads to a significant increase in the cost of mining operations. In addition, the compressed air inlet coupling is screwed directly to the rotating rod and is also located beyond the dimensions of the machine, which is very traumatic, especially if the coupling is jammed and the inlet hose is wound directly onto the rod. To avoid personal injury, the design of the machine incorporates a protective casing, which complicates the design and makes it not very convenient to use. A significant drawback of this design is the need to use a control panel (to ensure during drilling the feed of drill rods by interception) installed exclusively directly on the front chuck of the machine, as management personnel are located in the most traumatic and most polluted place.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является исключение указанных недостатков путем применения в конструкции бурового станка переднего патрона, подвижного в осевом направлении, имеющего съемное фиксирующее устройство, контактирующее с рамой бурового станка, а также устройство соединения его с задним патроном, причем задний патрон также имеет устройство для соединения с передним патроном и, кроме того, резьбовой шпиндель его выполнен съемным и фиксируется в патроне с помощью кулачков, а подводящая муфта, установленная на шпинделе, выполнена с возможностью фиксации на корпусе патрона.The technical task of the proposed utility model is to eliminate these drawbacks by using the axial front chuck in the design of the drilling rig, having a removable locking device in contact with the drilling rig frame, and also a device for connecting it to the rear chuck, the back chuck also has a device for connection with the front chuck and, in addition, its threaded spindle is removable and fixed in the chuck using cams, and the inlet sleeve installed a spindle, adapted to be fixed on the cartridge housing.

Поставленная задача достигается тем, что патроны бурового станка снабжены прижимными пластинами с отверстиями, причем отверстия на прижимных пластинах при соединении патронов совмещены, а само соединение зафиксировано крепежными элементами, установленными в совмещенные отверстия и на переднем патроне установлены съемные фиксаторы, с The task is achieved in that the drill chucks are equipped with pressure plates with holes, and the holes on the pressure plates are combined when connecting the chucks, and the connection is fixed by fasteners installed in the combined holes and removable clips are installed on the front cartridge, with

возможностью контакта с рамой станка, а шпиндель заднего патрона выполнен съемным, с возможностью фиксации его кулачками, причем подводящая муфта, установленная на шпинделе, фиксируется на корпусе заднего патрона.the possibility of contact with the frame of the machine, and the spindle of the rear chuck is removable, with the possibility of fixing it with cams, and the inlet coupling mounted on the spindle is fixed on the housing of the rear chuck.

Указанная совокупность признаков позволяет соединять патроны между собой и смещать в соединенном положении с помощью механизма подачи в начальное положение, необходимое для свинчивания резьбы шпинделя заднего патрона с буровой штангой и с буровым инструментом, при этом продольные габариты бурового станка являются предельно минимальными, а следовательно, и габариты горной выработки для такой конструкции станка требуются минимальными. Кроме того, фиксация подводящей муфты на корпусе заднего патрона исключает захлест рукава, подводящего сжатый воздух, при заклинке муфты, а выполнение шпинделя заднего патрона съемным, делает патрон проходным и позволяет производить операции по развинчиванию бурового снаряда за счет фиксации буровых штанг кулачками патрона, в любом положении патрона относительно рамы станка. Существенным преимуществом также является то, что такая конструкция станка позволяет полностью механизировать процесс развинчивания буровых штанг, причем выполнение операций, как по развинчиванию, так и по самому бурению, выполняется с дистанцинного пульта управления, что значительно снижает степень травмоопасности и улучшает санитарно-гигиенические условия на рабочем месте.This set of features allows you to connect the chucks to each other and offset in the connected position using the feed mechanism to the initial position necessary for screwing the spindle thread of the rear chuck with the drill rod and with the drilling tool, while the longitudinal dimensions of the drilling machine are extremely minimal, and therefore mining dimensions for such a machine design are required to be minimal. In addition, fixing the supply sleeve to the rear cartridge housing eliminates the overflow of the sleeve supplying compressed air when the coupling is jammed, and the execution of the rear cartridge spindle is removable, makes the cartridge pass-through and allows the drill to be unscrewed by fixing the drill rods with the cartridge cams, in any the position of the cartridge relative to the frame of the machine. A significant advantage is that this design of the machine allows you to fully mechanize the process of unscrewing the drill rods, and the operations, both unscrewing and drilling itself, are carried out from the remote control panel, which significantly reduces the degree of injury and improves sanitary conditions workplace.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и рисунками, где: на фиг.1 показан буровой станок во время бурения (вид сбоку); на фиг.2 показано сечение А-А по фиг.1; на фиг.3 показано конечное положение заднего патрона на раме бурового станка в момент его соединения с передним патроном; на фиг.4 показано начальное положение соединенных патронов с привинченными к шпинделю буровой штангой и пневмоударником с коронкой; на фиг.5 показано одно из возможных положений заднего патрона относительно рамы бурового станка при развинчивании буровых штанг.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design and drawings, where: in Fig.1 shows a drilling rig during drilling (side view); figure 2 shows a section aa in figure 1; figure 3 shows the final position of the rear chuck on the frame of the drilling rig at the time of its connection with the front chuck; figure 4 shows the initial position of the connected cartridges with a drill rod screwed to the spindle and a hammer with a crown; figure 5 shows one of the possible positions of the rear chuck relative to the frame of the drilling rig when unscrewing the drill rods.

Буровой станок (фиг.1) включает распорно-поворотный механизм 1, лебедку 2 для установки станка на ось бурения, механизм подачи 3, задний патрон 4, передний патрон 5, дистанционный пульт управления 6, буровой инструмент (погружной пневмоударник с коронкой) 7 и буровые штанги 14. Передний патрон снабжен съемными фиксаторами 8, закрепленными на прижимных пластинах 9 с помощью болтов и гаек 10. Задний патрон также имеет ответные прижимные пластины 11 с отверстиями 12, совмещающимися с отверстиями 13 в прижимных пластинах 9 переднего патрона, при установке последнего в положение начала бурения или замены бурового инструмента. Съемные фиксаторы, установленные на переднем патроне, контактируют с пазами 15 на раме бурового станка (фиг.3) и таким образом фиксируют его на раме.The drilling rig (Fig. 1) includes a swivel mechanism 1, a winch 2 for mounting the machine on the drilling axis, a feed mechanism 3, a rear chuck 4, a front chuck 5, a remote control 6, a drilling tool (a submersible hammer with a crown) 7 and drill rods 14. The front chuck is equipped with removable clips 8 fixed to the pressure plates 9 with bolts and nuts 10. The rear chuck also has mating pressure plates 11 with holes 12 aligned with the holes 13 in the pressure plates 9 of the front cartridge, when installed the last one in the drilling start position or replacement of the drilling tool. Removable latches mounted on the front chuck are in contact with the grooves 15 on the frame of the drilling rig (figure 3) and thus fix it on the frame.

Задний патрон (фиг.2) имеет в своем составе съемный резьбовой шпиндель 16, фиксирующийся кулачками 17 патрона, а подводящая муфта 18 зафиксирована с помощью стакана 19 и кронштейна 20 на корпусе патрона. Вращение шпинделя патрона осуществляется с помощью привода 21.The rear cartridge (figure 2) incorporates a removable threaded spindle 16, which is fixed by the cams 17 of the cartridge, and the inlet clutch 18 is fixed with the help of the cup 19 and the bracket 20 on the cartridge case. The rotation of the spindle of the cartridge is carried out using the drive 21.

Бурение скважин станком в подземных условиях осуществляется следующим образом. Станок доставляется в горную выработку и монтируется в ней (фиг.1). Работает он следующим образом.Drilling wells by the machine in underground conditions is as follows. The machine is delivered to the mining and mounted in it (figure 1). It works as follows.

Перед началом бурения задний патрон 4 (фиг.3) из исходного положения, с помощью механизма подачи 3, перемещается по раме к переднему патрону 5, при этом отверстия в прижимных пластинах 11 и 9 заднего и переднего патронов совмещаются. Фиксаторы 8 демонтируются с переднего патрона 5, а крепеж 10 в виде болтов и гаек, крепивший фиксаторы 8, устанавливается в совмещенные отверстия 11 и 9 прижимных пластин. Таким образом, патроны соединяются, а сам передний патрон перестает фиксироваться на раме бурового станка. В соединенном положении патроны отводятся в начальное положение (фиг.4), в котором к резьбе на шпинделе переднего патрона привинчивается буровая штанга 14 и буровой инструмент 7 (пневмоударник с коронкой). После этого, осуществляется бурение на длину буровой штанги, при этом соединенные Before drilling, the rear cartridge 4 (Fig. 3) from the initial position, using the feed mechanism 3, moves along the frame to the front cartridge 5, while the holes in the pressure plates 11 and 9 of the rear and front cartridges are combined. The latches 8 are dismantled from the front cartridge 5, and the fasteners 10 in the form of bolts and nuts that fastened the latches 8 are installed in the combined holes 11 and 9 of the pressure plates. Thus, the cartridges are connected, and the front cartridge itself ceases to be fixed on the frame of the drilling rig. In the connected position, the cartridges are retracted to the initial position (figure 4), in which the drill rod 14 and the drilling tool 7 (hammer with a crown) are screwed to the thread on the spindle of the front cartridge. After that, drilling is carried out on the length of the drill rod, while connected

патроны перемещаются в положение, показанное на фиг.3. В этом конечном положении патроны рассоединяются, а с помощью демонтированного при рассоединении крепежа на передний патрон 5 устанавливаются фиксаторы 8, контактирующие с пазами 15, выполненными на раме. При этом передний патрон 5 получается зафиксированным относительно рамы бурового станка и можно произвести удержание буровой штанги 14 в переднем патроне 5 и отвинчивание шпинделя 16 заднего патрона от буровой штанги. После чего, задний патрон 4 с помощью механизма подачи 3 отводится в начальное положение, наращивается следующая буровая штанга и производится бурение на длину следующей штанги.the cartridges are moved to the position shown in figure 3. In this final position, the cartridges are disconnected, and with the help of the fasteners disassembled during disconnection, the clips 8 are mounted on the front cartridge 5, which are in contact with the grooves 15 made on the frame. In this case, the front chuck 5 is obtained fixed relative to the frame of the drilling rig and it is possible to hold the drill rod 14 in the front chuck 5 and unscrew the spindle 16 of the rear chuck from the drill rod. After that, the rear cartridge 4 with the help of the feed mechanism 3 is retracted to its initial position, the next drill rod is built up and drilling is carried out to the length of the next rod.

Циклы наращивания штанг и бурения на их длину выполняются до достижения проектной глубины скважины, после чего производится развинчивание буровых штанг и извлечение бурового инструмента из скважины в следующем порядке.The extension and drilling cycles to their length are performed until the design depth of the well is reached, after which the drill rods are unscrewed and the drilling tool is removed from the well in the following order.

Задний патрон 4, с привинченной к шпинделю 16 штангой, механизмом подачи 3 отводится от переднего патрона 5 и устанавливается на расстоянии от переднего патрона 5, обеспечивающем последующий захват кулачками 17 заднего патрона 4 последней штанги. После этого, последняя штанга фиксируется в переднем патроне 5. Реверсируя привод заднего патрона 4, отвинчиваем шпиндель 16 от последней штанги. Разжимаем кулачки 17 заднего патрона и, совершая осевое движение влево, демонтируем шпиндель 16, при этом стакан 19 подводящей муфты 18 снимается с кронштейна 20 и происходит расфиксация подводящей муфты 18 относительно корпуса заднего патрона 4. Производим подачу заднего патрона 4 вперед, фиксируем его кулачками 17 последнюю штангу, разжимаем кулачки переднего патрона 5 и отводим задний патрон 4 с зафиксированной в нем штангой от переднего, при этом резьбовой стык 22 этих двух последних штанг должен быть на расстоянии от переднего патрона 5, обеспечивающем последующий захват кулачками заднего патрона 4 предпоследней штанги 23 (фиг.5). Производим фиксацию бурового става (штанга 23) в переднем патроне 5. Включаем реверс вращения, производим срыв натяга в The rear cartridge 4, with the rod screwed to the spindle 16, the feed mechanism 3 is diverted from the front cartridge 5 and is installed at a distance from the front cartridge 5, providing subsequent capture by the cams 17 of the rear cartridge 4 of the last rod. After that, the last rod is fixed in the front cartridge 5. Reversing the drive of the rear cartridge 4, unscrew the spindle 16 from the last rod. We expand the cams 17 of the rear cartridge and, making an axial movement to the left, dismantle the spindle 16, while the cup 19 of the supply sleeve 18 is removed from the bracket 20 and the supply sleeve 18 is unlocked relative to the housing of the rear cartridge 4. We feed the rear cartridge 4 forward, fix it with the cams 17 the last rod, unclench the cams of the front cartridge 5 and retract the rear cartridge 4 with the rod fixed in it from the front, while the threaded joint 22 of these two last bars should be at a distance from the front cartridge 5, ensuring who observes subsequent capture by cams of the rear cartridge 4 of the penultimate rod 23 (Fig. 5). We fix the drill stand (rod 23) in the front chuck 5. Turn on the rotation rotation, break the interference in

резьбовом соединении 22 и развинчивание резьбы на 1...3 оборота. Раскрываем кулачки 17 заднего патрона 4, включаем подачу вперед и в правом крайнем положении переднего патрона 5 производим им фиксацию штанги 23, при этом штанга 14 оказывается вне заднего патрона 4, оставаясь свинченной со штангой 23 несколькими витками. Вручную без усилий отвинчиваем штангу 14 и снимаем ее со станка.threaded connection 22 and unscrewing the thread by 1 ... 3 turns. We open the cams 17 of the rear cartridge 4, turn on the feed forward and in the right extreme position of the front cartridge 5 we fix the rod 23, while the rod 14 is outside the rear cartridge 4, remaining screwed up with the rod 23 for several turns. Manually effortlessly unscrew the bar 14 and remove it from the machine.

Выполняем следующий цикл развинчивания буровых штанг и так до полного развинчивания бурового става, после чего производится операция по извлечению бурового инструмента.We carry out the next cycle of unscrewing drill rods and so on until the drill rig is completely unscrewed, after which an operation is performed to remove the drilling tool.

На самом конечном этапе извлечения бурового инструмента опять выполняется операция соединения патронов, демонтирование фиксаторов 8 (фиг.3) и отвод соединенных патронов в начальное положение (фиг.4), после чего можно демонтировать пневмоударник и коронку с бурового станка и произвести демонтаж самого бурового станка в горной выработке.At the very final stage of the extraction of the drilling tool, the operation of connecting the chucks, disassembling the clips 8 (Fig. 3) and tapping the connected chucks to the initial position (Fig. 4) are performed again, after which the hammer and crown can be dismantled from the drilling rig and dismantling the drilling rig itself in mining.

Управление процессом наращивания буровых штанг, бурения и демонтажа буровых штанг осуществляется с дистанционного пульта управления.The process of building up drill rods, drilling and dismantling drill rods is controlled from a remote control.

Использование предложенных технических решений в конструкции бурового станка позволяет механизировать процесс замены бурового инструмента, улучшить санитарно-гигиенические условия на рабочем месте, а сам буровой станок по сравнению с известными конструкциями буровых станков аналогичного назначения имеет минимальный продольный габарит и может применяться в минимально возможных сечениях горных выработок, что сокращает затраты на горнопроходческие работы. Источник информации:The use of the proposed technical solutions in the design of the drilling rig allows us to mechanize the process of replacing the drilling tool, to improve the sanitary and hygienic conditions at the workplace, and the drilling rig itself, in comparison with the known designs of drilling rigs of a similar purpose, has a minimum longitudinal dimension and can be used in the minimum possible sections of mine workings , which reduces mining costs. The source of information:

1. Авторское свидетельство СССР №825894, Е21C 1/10 от 20.01.1978.1. USSR author's certificate No. 825894, E21C 1/10 of 01.20.1978.

2. «Техника бурения при разработке полезных ископаемых.» - 3-е изд., перераб. и доп., Иванов К.И. и др. - Москва; Недра, 1987 г., стр.135, рис.5.1.2. “Drilling technique in the development of minerals.” - 3rd ed., Revised. and add., Ivanov K.I. et al. - Moscow; Nedra, 1987, p. 135, Fig. 5.1.

Claims

1. A drilling rig comprising a spacer mechanism, a winch, a feed mechanism, a front chuck, a rear chuck with a spindle and a feed sleeve installed in it, a remote control panel, characterized in that the chucks are equipped with pressure plates with holes and locks are installed on the front chuck with the possibility of contact with the frame of the machine, and the spindle of the rear chuck is removable with the possibility of fixing it with cams.

2. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the holes on the pressure plates when connecting the cartridges are aligned, and the connection itself is fixed by fasteners installed in the aligned holes.

3. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the latches mounted on the front chuck are removable.

4. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the inlet spindle coupling is fixed to the housing of the rear chuck.