SU817248A1 - Устройство дл бурени шпуров некруг-лОй фОРМы - Google Patents

Description

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения шпуров некруглой формы в горных породах.

Известно устройство для бурения шпуров некруглой формы, включающее буровую штангу, коронку и коронкурасширитель овальной или эллиптической формы в поперечном сечении.

В этом устройстве боровая штанга с коронками, кроме движения подучи, совершает колебания вокруг продольной оси штанги, которые сообщает ей маятниковый привод, установленный на стреле подающего механизма (1J.

Однако по мере углубления бурово- 15 го инструмента в шпур колебания коронок будут затухать за счет увеличивающихся деформаций кручения буровой штанги. Это приведет к тому, что размеры буримого шпура в поперечном сечении будут уменьшаться и в конеч• ном счете будут равны размерам бурового инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для буренйя шпуров некруглой формы, включающее буровую штангу с коронкой и промывочным отверстием, ударное кольцо, соединенное с коронкой-расширителем, подвижно установленной на штанге. Коровка- 30 расширитель разрушает забой за счет ударной нагрузки и продольной пода- , ЧИ [2].

Недостатком его является то, что в процессе разрушения горной пароды перед режущим* зубками коронки-расширителя образуется слой дробленной массы, который переуплотняется. При этом затрудняется удаление бурового шлама, так как коронка-расширитель неподвижна в поперечном направлении. Это обусловливает затрату значительной части энергий удара на переизмельчение бурового шлама, в результате чего также снижается скорость бурения.

Цель изобретения - повышение скорости бурения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве соединение коронкирасширителя с ударным кольцом выполнено шарнирным, а буровая штанга снабжена кулачком, контактирующим с коронкой-расширителем.

Причем соединение коронки-расширителя с ударным кольцом выполнено либо в виде шарового шарнира, или в виде цилиндрического шарнира, а кулачок установлен на буровой штанге в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию, при этом коронка-расширитель снабжена уплотнением. θ

На фиг. 1 представлено устройство для бурения шпуров некруглой формы с ударным кольцом в виде шарового шарнира, продольный разрез; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3вид устройства с ударным кольцом в виде цилиндрического шарнира; на . фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3.'

Устройство состоит из буровой штанги 1, коронки 2, ударного кольца 3, имеющего опорную поверхность шаровой формы, и коронки-расширителя 4 с зубками 5 из твердого сплава. Коронка-расширитель 4, подвижно установленная на буровую штангу 1, со стороны зубков 5 имеет уплотнение 6, а с другой стороны образует с ударным кольцом 3 шаровой шарнир. ,

Буровая штанга 1 имеет промывочные отверстия 7, соосные в рабочем положении с промывочными отверстиями 8 в коронке-расширителе 4. Отверстия 7 выполнены в зоне максимального эксцентриситета, что обеспечивает необходимую герметичность промывочного канала между буровой штангой 1 и коронкой-расширителем 4, когда отверстия установятся в соосное положение Буровая штан.га 1 снабжена кулачком (или эксцентриком) 9, который контактирует с коронкой-расширителем 4 по поверхности специального профиля. Этот профиль обеспечивает колебания 'коронки-расширителя 4 в поперечной плос- кости относительно буровой штанги 1. Кулачок 9 установлен в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию 7.

Возможно другое исполнение устройства (фиг.3-5), обеспечивающего движение коронки-расширителя 10 строго в направлении одной оси овала. Для этого шарнир.11 выполнен цилиндрическим, а профиль контакта кулачка 12 с коронкой-расширителем 10 имеет форму овала, причем ось овала, параллельная оси цилиндрического шарнира 11, имеет размер, равный удвоенной величине максимального радиуса кулачка.

Устройство (фиг. 1 и 2) работает следующим образом.

Опережающая коронка 2, вращаясь вместе со штангой 1, бурит .в породе круглый шпур. Затем, с некоторым отставанием, коронка-расширитель 4 придает ему овальную форму. Зубки 5 за счет колебательных движений коронки-расширителя 4, побуждаемой кулачком 9, периодически меняют место при-60 ложения ударно^ нагрузки. При этом происходит последовательное скалывание породы отдельными слоями, в результате чего исключается расход энергии на переизмельчение. Разрушенный

45.

предыдущим ударом буровой шлам удаляется за счет промывки. Процесс промывки носит импульсный характер с максимальной интенсивностью в этот момент, когда промывочные отверстия 7 и 8 устанавливаются в соосное положение. Уплотнение 6 создает неко5 торое избыточное давление воды, предотвращает попадание бурового шлама в рабочую зону кулачка 9 и может быть выполнено из любого упругого ¹ материала, например резины.. Продольные канавки на боковой поверхности коронки-расширителя 4 служат для удаления бурового шлама из зоны бурений.’ В работе устройства важным являί ется момент забуривания шпура, так как именно в это время возможно отклонение длинной оси поперечного сечения шпура от заданного направления. Для исключения отклонения длинной I оси поперечного сечения шпура от заданного направления хвостовая часть коронки-расширителя 4 выполнена удлиненной. Входя в пробуренный шпур, удлиненная хвостовая часть препятствует повороту коронки-расширителя 4 относительно продольной оси. Момент сопротивления, оказываемый стенкой пробуренного шпура удлиненной хвостовой части, значительно превосходит момент от сил трения, возникающих при вращении буровой штанги и удара.

Аналогичным образом работает и устройство, показанное на фиг. 3-5.

Использование устройства предложенной конструкции обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями повышение скорости бурения.

Повышение скорости бурения достигается тем, что кулачок, установленный на штанге, обеспечивает колебательное движение коронки-расширителя, что повышает эффективность процесса разрушения за счет периодической смены забоя перед зубками и улучшения условий промывки. Такое колебательное движение коронки-расширителя способствует быстрейшему выносу продуктов бурения из забоя, исключая энергии на переизмельчение шлама.

расход бурового* может быть

Предлагаемое устройство применено для образования щелевых врубов, использование которых позволяет повысить эффективность проведения горных выработок.

Claims (5)

1. Изобретение относитс  к горному делу и предназначено дл  бурени  шпу ров некруглой формы в гортлх породах Известно устройство дл  бурени  шпуров некруглой формы, включаюи ее буровую штангу, коронку и ксфонкурасширитель овальной или эллиптической фор№ в поперечном сечении, В этом устройстве бЭрова  штанга с коронками, кроме движени  подучи, совершает колебани  вокруг продольно оси штанш, которые сообщает ей ма т никовый привод, установленшлй на стр ле подаюр его механизма 11. Однако по мере углублени  бурового инструмента в шпур колебани  коронок будут затухать за счет увеличи вающихс  деформаций кручени  буровой штанги. Это приведет к тому, что раз меры буримого шпура в поперечном сечении будут уменьшатьс  и в конеч- ном счете будут равны размерам буроворо инструмента. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  бурени  шпуров некруглой формы, включающее буро вую штангу с коронкой и промывочшом отверстием, ударное кольцо, соединен ное с коронкой-расширителем, подвижно установленной на штанге. Ксаэоикарасширитель разрушает забой за счет ударной нагрузки и продольной пода- , чи Г23. Недостатком его  вл етс  то, что в процессе разрушени  горной породы перед pвжyй и вt зубкали коронки-расширител  образуетс  слой дробленной массы, KorofKsK переуплотн етс . При этом затрудн етс  удаление бурового шлама, так как коронка-расширитель неподвижна в поперечном направлении. Это обусловливает затрату значитальной части энергий удара на переизмельчение бурового шлама, в результате чего также снижаетс  скорость бурени . Цель изобретени  - повышение скорости бурени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве соединение коронкирасширител  с ударным кольце выполнено шарнирным, а бурова  штанга снабжена кулачком, контактируиадим с коронкой-расширителем. Причем соединение кс« онки-расшир тел  с ударным кольцом выполнено либо в виде шарового шарнира, или в виде цилиндрического шарнира, а кулачок установлен на буровой штанге в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию, при этом коронка-расширитель снабжена уплотне нием. На фиг. 1 представлено устройство дл  бурени  шпуров некруглой формы с ударным кольцом в виде шарового ша нира, продольный разрез; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3 вид устройства с ударным кольцом в виде цилиндрического шарнира; на . фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; Устройство состоит из буровой шта ги 1, коронки 2, ударного кольца 3, имеющего опорную поверхность шаровой формы, и коронки-расширител  4 с зубками 5 из твердого сплава Коронка-расширитель 4, подвижно установленна  на буровую штангу 1, со ст роны зубков 5 имьет уплотнение б, а с другой стороны образ.ует с ударным кольцом 3 шаровой шарнир. Бурова  штанга 1 имеет промывочны отверсти  7, соосные в рабочем положении с промывочными отверсти ми 8 в коронке-расширителе 4. Отверсти  7 выполнены в зоне максимального эксцентриситета , что обеспечивает необходимую герметичность промывочного канала между буровой штангой 1 и коронкой-расширителем 4, когда отверсти  установ тс  в соосное положение Бурова  штан.га 1 снабжена кулачком ( или эксцентриком) 9, который контак рует с коронкой-расширителем 4 по по верхности специального профил , этот профиль обеспечивает колебани  коронки-расширител  4 в поперечной пло кости относительно буровой штанги 1. Кулачок 9 установлен в диаметрально противоположном направлении промывоч ному отверстию 7. Возможно другое исп.олнение устрой ства (фиг.3-5), обеспечивающего движение коронки-расширител  10 строго в направлении одной оси овала. Дл  этого шарнир.11 выполнен цилиндричес ким, а профиль контакта кулачка 12 с коронкой-расширителем 10 имеет фор му овала, причем ось овала, параллельна  оси цилиндрического шарнира 11, имеет размер, равный удвоенной величине максимального радиуса кулач ка. Устройство (фиг. 1 и 2) работает следующим образом. Опережающа  коронка 2, враща сь вместе со штангой 1, бурит .в породе круглый шпур. Затем, с некоторым отставанием , коронка-расширитель 4 придает ему овальную форму. Зубки 5 за счет колебательных движений корон ки-расширител  4, побуждаемой кулачком 9, периодически мен ют место пр ложени  ударно нагрузки. При этом происходит последовательное скалывание породы отдельными сло ми, в результате чего исключаетс  расход эне гии на переизмельчение. Разрушенный предыдущим ударом буровой шлам удал етс  за счет промывки. Процесс промывки носит импульсный характер с максимальной интенсивностью в этот момент, когда промывочные отверсти  7 и 8 устанавливаютс  в соосное положение. Уплотнение б создает некоторое избыточное давление воды, предотвргидает попадание бурового шлама в рабочую зону куЛачка 9 и может быть выполнено из любого упругого материала, например резины.. Продольные канавки на боковой поверхности коронки-расширител  4 служат дл  удалени  бурового шлама из зоны бурений. В работе устройства важным  вл етс  момент забуривани  шпура, так как именно в это врем  возможно отклонение длинной оси поперечного сечени  шпура от заданного направлени . Дл  исключени  отклонени  длинной оси поперечного сечени  шпура от .заданного направлени  хвостова  часть коронки-расширител  4 выполнена удлиненной . .Вход  в пробуренный шпур, удлиненна  хвостова  часть преп тствует повороту коронки-расширител  4 относительно продольной оси. Момент сопротивлени , оказываемый стенкой пробуренного шпура удлиненной хвостовой части, значительно превосходит момент от сил трени , возникаквдих при вращении буровой штанги и удара. Аналогичным образом работает и устройство , показанное на фиг. 3-5. Использование устройства предложенной конструкции обеспечивает по сравнению с существуквдими конструкци ми повышение скорости бурени . Првьошение скорости бурени  достигаетс  тем, что кулачок, установленный на штанге, обеспечивает колебательное движение коронки-расширител , что повышает эффективность процесса разрушени  за счет периодической смены забо  перед зубками и улучшени  условий промывки. Такое колебательное движение коронки-расширител  способствует быстрейшему выносу продуктов бурени  из забо , исключа  расход энергии на переизмельчение бурового шлама. Предлагаемое устройство может быть применено дл  образовани  щелевых врубов, использование которых позвол ет повысить эффективность провеени  горных выработок. Формула изобретени  1. Устройство дл  бурени  шпуров некруглой формы, включакадее буровую тангу с коронкой и промывочным отверстием , ударное кольцо, соединенноекоронкой-расширителем , подвижно становленной на штанге, отлиающеес  тем, что, с целью повышени  скорости бурени , соединение коронки-расширител  с ударным кольцом выполнено шарнирным, а бурова  штанга снабжена кулачком, контактирующим с коронкой-расширителем.
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что соединение коронки-расширител  с ударным кольцом выполнено в виде шарового шарнира .
3. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что соединение коронки-рйсширител  с ударным кольцом выполнено в виде цилиндрического шарнира .
4. 4.Устройство по пп. 1-3, отличающеес  тем, что кулачок уста

   новлен на буровой штанге в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию.
5. 5. Устройство по пП. 1-3, о т, л и ч а ю щ а е с  .тем, что, с целью исключени  попадани  бурового шлама в зону работы кулачка, х ч онка-расширитель снабжена уплотнением.

   Источники инфop 4aции, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР 506310, кл. Е 21 В 5/00, 1971.

   2.Дубинин В.Г. Исследование вли ни  формз шпура на эффективность взрывани  шпуровых зар дов. - Физико-твхни ческие проблемы разработки полезшх ископаелых 1974, 6, с.104-106.