SU1298370A1

SU1298370A1 - Apparatus for vibration/rotational drilling

Info

Publication number: SU1298370A1
Application number: SU853958734A
Authority: SU
Inventors: Авенир Иванович Осипов; Олег Андреевич Батухтин; Валентина Степановна Гурьева; Александр Витальевич Бабичев; Александр Анатольевич Ситников
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1"
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-03-23

Abstract

Изобретение относитс к горному ,:делу и позвол ет повысить надежность работы устройства за счет обеспечени автоматической стабилизации положени самоходного шасси. Оно имеет подрессорные относительно тележки 22 лонжероны 20 с направл ющей 3, на которой установлен гидроцилиндр (ГЦ) 17 подачи. Шток ГЦ 17 св зан с вибровращательной буровой кареткой 2 с гидродвигател ми (ГД) вращател 14 и вибратора 15. Последние сообщаютс с напорными магистрал ми (М) 28 и 30 соответствующих насосов 27 и 29. Между тележкой 22 и лонжеронами 20 размещен уравнительный ГЦ 23. Поршнева с to (ЛThe invention relates to the mining,: business and allows to increase the reliability of the operation of the device by ensuring the automatic stabilization of the position of the self-propelled chassis. It has a sprung relative to the carriage 22 spars 20 with a guide 3, on which the hydraulic cylinder (HZ) 17 is mounted. The HZ 17 rod is associated with a vibrating drilling carriage 2 with hydraulic motors (HD) of the rotator 14 and the vibrator 15. The latter are connected to the pressure lines (M) 28 and 30 of the respective pumps 27 and 29. Equalizing the HZ 23 is placed between the carriage 22 and the side members 20 Porshneva with to (L

Description

полость 25 ГЦ 23 сообщена через М 32 с поршневой полостью 18 ГЦ 1,7 и через регулируемый дроссель 33 - с М 30. Штокова 24 полость ГЦ 23 сообщена через М 31 со штоковой 19 полостью ГЦ 17 и через регулируемьпЧ дроссель 34 - с М 28. Слив масла из ГД осуществл етс через М 37 в маслобак 38, а оттуда через фильтр 39 по М 40 оно поступает в насосы 27 и 29. От насосов 27 и 29 масло подаетс в ГД,cavity 25 Hz 23 communicated through M 32 with a piston cavity 18 Hz 1.7 and through an adjustable choke 33 - with M 30. Shtokov 24 cavity Hz 23 communicated through M 31 with a rod 19 hollow HZ 17 and with an adjusting choke 34 - with M 28 The oil is drained from the HDD through the M 37 into the oil tank 38, and from there through the filter 39 through the M 40 it enters the pumps 27 and 29. From the pumps 27 and 29, the oil is fed into the HD,

1one

Изобретение относитс к горной промьшленности, а именно к устройствам дл разрушени горных пород вибровращательным способом.The invention relates to the mining industry, namely to devices for the destruction of rocks by a vibratory-rotating method.

Цель изобретени - повьшение надежности работы устройства за счет обеспечени автоматической стабилизации положени самоходного шасси.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device by ensuring the automatic stabilization of the position of the self-propelled chassis.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство дл вибровращательного бурени содержит раму 1 вибровраща- . тельной каретки 2, установленную на направл ющей 3. В корпусе вибровращательной каретки 2 установлен вал 4 с жестко насаженными на нем щестер- н ми-дебалансами 5, наход щимис в посто нном зацеплении с щестерн ми- дебалансами 6, свободно насаженными на черв чном валу 7 редуктора-вращател . Черв чный вал 7 находитс в зацеплении с черв чным колесом 8,, жестко закрепленным на шпинделе 9, на котором укрепл етс бурильна труба IО с коронкой 11. На концах валов 4 и 7 жестко насажены звездочки 12 и 13 цепных передач, на выступах рамы 1 установлены гидродвигатель 14 вращател и гидродвигатель 15 вибратора, св занные цепными передачами со звездочками 12 и 13. Вибровращательна каретка 2 присоединена к раме 1 пружинами 16. К направл ющей 3 присоединен силовой цилиндр 17 с поршневой полостью 18 и щтоковой полостью 19, щток которого св зан с рамой 1.A device for vibratory drilling includes a frame 1 vibrating-rotating. of the carriage 2 mounted on the guide 3. In the case of the vibrating carriage 2 there is a shaft 4 with rigidly mounted on it a scabbing mi-unbalance 5, which are in constant engagement with the 6 miter balancer, freely mounted on the worm shaft 7 gear rotator. The worm shaft 7 is in engagement with the worm wheel 8 ,, rigidly mounted on the spindle 9, on which the drill pipe IO with the crown 11 is fixed. At the ends of the shafts 4 and 7 the sprockets 12 and 13 are rigidly mounted on the frame 1 the rotator hydraulic motor 14 and the vibrator hydraulic motor 15 are mounted, connected by chain gears with sprockets 12 and 13. The vibro-rotation carriage 2 is attached to the frame 1 by springs 16. To the guide 3 there is attached a power cylinder 17 with a piston cavity 18 and a piston cavity 19, the shafts of which are connected with frame 1.

Направл юща 3 смонтирована на лонжеронах 20 самоходного шасси, ось 21 которого соединена с тележкой 22.The guide 3 is mounted on the side members 20 of a self-propelled chassis, the axis 21 of which is connected to the trolley 22.

от которых вращательный момент передаетс на шпиндель 9, соединенный с бурильной трубой 0, оснащенной ко- ронксч 11, Последн разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействи ми, направленными нормально к плоскости забо , и срезывающими усили ми за счет приложени крут щего момента. Дрос-гели 33 и 34 позвол ют управл ть скоростью подачи или отвода каретки 2. 1 ил.from which the rotational moment is transmitted to the spindle 9 connected to the drill pipe 0, equipped with coronx 11, the latter destroys the drilled rocks with periodic force effects directed normally to the bottom plane and shear forces due to the application of torque. Dros-gels 33 and 34 allow control of the feed or discharge rate of the carriage 2. 1 sludge.

В выступе тележки 22 установлен уравнительный гидррцилиндр 23 со штоковой 24 и поршневой 25 полост ми. Лонжероны 20 и тележка 22 соединены рессорой 26. Устройство снабжено насосом 27, напорна магистраль 28 которого сообщена с гидродвигателем 14 вращател , а также насосом 29, напорна магистраль 30 которого сообщенаIn the projection of the carriage 22, a balancing hydraulic cylinder 23 with a rod 24 and a piston 25 cavity is installed. The spars 20 and the carriage 22 are connected by a spring 26. The device is equipped with a pump 27, the discharge pipe 28 of which is in communication with the hydraulic motor 14 of the rotator, and also a pump 29, the pressure pipe 30 of which is communicated

с гидродвигателем 15 вибратора.with a hydraulic motor 15 vibrator.

Кроме того, штоковые полости 19 и 24 гидроцилиндров 17 н 23 соединены магистралью 31, а поршневые полости I8 и 25 - магистралью 32. Магистрали 28 и 31, а также 30 и 32 соединены через первый 33 и второй 34 регулируемые дроссели, а насосы 27 и 29 снабжены предохранительными клапанами 35 и 36,In addition, the rod end cavities 19 and 24 of hydraulic cylinders 17 and 23 are connected by trunk 31, and the piston cavities I8 and 25 are connected by highway 32. Highways 28 and 31, as well as 30 and 32 are connected through the first 33 and second 34 adjustable chokes, and pumps 27 and 29 are equipped with safety valves 35 and 36,

II

Слив масла из гидродвигателей 14 и 15 осуществл етс через магистраль 37 в маслобак 38. Из маслобака 38 масло через фильтр 39 по магистралиOil is drained from hydraulic motors 14 and 15 through line 37 into oil tank 38. From oil tank 38 oil through filter 39 through line

40 поступает в насосы 27 и 29. Масло от насосов 27 и 29 подаетс в гидродвигатели вращател 14 и вибратора 15, которые цепными передачами через звездочку I2 вал 4 вибратора , а через звездочку 13 - черв чные вал 7 и колесо 8 вращател . Жестко соединенные с валом 4 надушите шестерни-дебалансы 5 вход т в зацепление с ведомыми шестерн ми-дебалансами 6,40 enters the pumps 27 and 29. The oil from the pumps 27 and 29 is supplied to the hydraulic motors of the rotator 14 and the vibrator 15, which by chain drives through the sprocket I2, the shaft 4 of the vibrator, and through the sprocket 13 - the worm shaft 7 and the wheel 8 of the rotator. Hardly connected to the shaft 4, perfume the unbalanced gears 5 and are engaged with the driven gears and the unbalances 6,

свободно Насаженными на стуйицах черв чного вала 7. Черв чное колесо 8 передает крут щий момент на шпиндель 9, с которым соединена бурильна труба 10, оснащенна коронкой П.Fitted in the openings of the worm shaft 7. The worm gear 8 transmits torque to the spindle 9, to which the drill pipe 10 is connected, equipped with a crown P.

3131

При вращении неуравновегаенных гаестерен-дебалансов 5 и 6 образуютс направленные вдоль оси бурильной трубы колебани , синхронные с частотой вращени шестерен-дебалансов. Таким образом коронка 11 разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействи ми , направленными нормально к плоскости забо , и срезывающими усили ми, развиваемыми рабочими кромками коронки, в результате приложени крут щего момента.During the rotation of the un-equalized gaester-unbalances 5 and 6, oscillations directed along the axis of the drill pipe are formed that are synchronous with the frequency of rotation of the gear-unbalances. Thus, the crown 11 destroys the drilled rocks by periodic force actions, directed normally to the bottom plane, and by shearing forces developed by the working edges of the crown, as a result of the application of torque.

Особенность вибровращательных буровых установок с раздельт 1м приводом двигателей вибратора 15 и враща- тел 14 заключаетс в том, что при изменении физико-механических свойст буримых пород нагрузка на двигатель вибратора 15 измен етс несущественно , а нагрузка на двигатель вращате- л 14 существенно измен етс в зависимости от свойств буримых пород и осевого усили бурового снар да на забой скважины. Поэтому разность нагрузок на двигатели вибратора 15 и вращател 14 может служить мерилом процесса бурени , а поддержание заданного соотношени этих нагрузок - основой регулировани процесса.The peculiarity of the vibratory-rotary drilling rigs with the 1m motor driven by the vibrator 15 and the rotator 14 is that when the physicomechanical properties of the drilled rocks change, the load on the vibrator 15 engine changes insignificantly, and the load on the rotator 14 engine changes significantly depending on the properties of the drilled rocks and the axial force of the drill string to the bottom hole. Therefore, the difference between the loads on the motors of the vibrator 15 and the rotator 14 can serve as a measure of the drilling process, and maintaining a given ratio of these loads is the basis for regulating the process.

Автоматическое регулирование про- цесса бурени в зависимости от сопротивлени горных мерзлых пород разру- щению осуществл етс следующим образом .Automatic control of the drilling process depending on the resistance of the frozen rock to destruc- tion is carried out as follows.

При бурении однородных по литоло- гическому составу грунтов процесс бурени стабилизирован и нагрузка на гидродвигатели вращател 14 и вибратора 15 не превышают допустимых зна- чений. Площадь поршневой полости 18 больще площади штоковой полости 19, поэтому бурова коронка 11 прижимаетс к забою с заданным усилием.When drilling soil of uniform lithological composition, the drilling process is stabilized and the load on the hydraulic motors of the rotator 14 and the vibrator 15 does not exceed the allowable values. The area of the piston cavity 18 is larger than the area of the rod cavity 19, therefore the drill bit 11 presses against the face with a given force.

При проходке мерзлых слоев россы- пи, представленных галечникозым материалом , амплитуда колебаний вибровращательной каретки 2 увеличиваетс , вследствие чего уменьшаетс нагрузка на гидродвигатель 4 вращател , так как коронка 11 большую часть времени находитс в отрыве от забо , поэтому давление в магистрал х 28 и 31, а также в штоковой полости 19 снижаетс , что приводит к дополнительному прижатию буровой коронки 11 к забою. При проходке слоев россыпи, пред- ставле нньпс мелкодисперсным материа83When penetrating the frozen layers of the placers, represented by pebble material, the vibration amplitude of the vibrating carriage 2 increases, as a result of which the load on the hydraulic motor 4 of the rotator decreases, since the crown 11 for most of the time is separated from the bottom, therefore the pressure in the main lines 28 and 31, as well as in the rod end 19, decreases, which leads to an additional pressing of the drill bit 11 to the face. When penetrating layers of the placer, represented by fine grained materials 83

O O

5 0 50

0 0

5five

- -

5five

704704

лом, св занным льдистой прослойкой, момент вращени на разрушающем инструменте возрастает, вследствие чего увеличиваетс нагрузка на гидродвига- :Тель 14 вращател из-за посто нного контакта коронки 1 1 с разр ушаемой средой, что приводит к повышению давлени в магистрал х- 28 и 31 ив штоковой полости 19 силового цилиндра 17, т.е. уси-пие подачи на забой уменьшитс .scrap associated with an ice layer, the moment of rotation on the destructive tool increases, resulting in an increase in the load on the hydraulic motor-: The rotator tel 14 due to the constant contact of the crown 1 1 with the depleted medium, which leads to an increase in pressure in the main line x- 28 and 31 in the stock cavity 19 of the power cylinder 17, i.e. The force of the pit is reduced.

Регулируемые дроссели 33 и 34 позвол ют управл ть скоростью подачи или отвода вибровращательной каретки 2 и тем обеспечивают возможность ведени оптимального процесса разрушени крепких пород при положительном зазоре между коронкой бурового снар да и плоскостью забо .Adjustable throttles 33 and 34 allow control of the feed or discharge rate of the vibrating carriage 2 and thus enable an optimal process of destruction of hard rock to be maintained with a positive gap between the drill bit and the bottom plane.

При снижении давлени в магистрал х 28 и 31 (при бурении галечнико- вых материалов) снижаетс давление и в штоковых полост х 19 и 24, это приводит к прижатию бурового органа к забою, а уравнительный цилиндр 23 компенсирует реакцию силового цилиндра на рессору 26 и не дает ей сжиматьс . I When the pressure decreases in lines 28 and 31 (when drilling pebble materials), the pressure in the rod cavities 19 and 24 decreases as well, this leads to pressure of the drill body to the face, and equalization cylinder 23 compensates for the response of the power cylinder to the spring 26 and not gives her a squeeze. I

Точно так же при повьщ1ении давлени в магистрал х 28 и 31 (при бурении мелкодисперсных материалов) повышаетс давление в штоковых полост х 19 и 24, это приводит к уменьшению давлени на забой, а уравнительный гидроцилиндр 23 не дает разжатьс рессоре 26.Similarly, with increasing pressure in lines 28 and 31 (when drilling fine materials), the pressure in rod cavities 19 and 24 increases, this leads to a decrease in pressure on the bottom, and the balancing hydraulic cylinder 23 does not allow the spring 26 to unclench.

Claims

Invention Formula

Device for vibrovrash, drilling, including a self-propelled chassis with sprung relative to the cart spars with a guide, on which the hydraulic cylinder psdachi is attached, the rod of which is connected to the vibrating-rotary drilling carriage with the hydraulic motor of the rotator and the vibrator connected with the archers and the armatures connected to the archers and the armatures with the armature vibrating rotary drilling carriage. pumps, characterized in that, in order to increase the reliability of the device by providing automatic stabilization of the position of the self-propelled chassis, the device is equipped with two E iruemymi choke and surge gidrotsllnndrom mounted between the trolley and the spars, the piston cavity urav512983706

of the hydraulic cylinder is communicated from the balancing cylinder of the common piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity of the hydraulic cylinder and through the first adjustable feed and through the second rail the throttle to the pressure line of the vibrator pump, and the rod of the pump rotator