SU933926A1 - Устройство дл бурени шпуров и скважин - Google Patents

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к машинам вращательно-ударного бурения.

Известна конструкция погружного пневмоударного устройства, состоящая из ударного механизма, погружаемого в скважи- 5 ну, вынесенных подающего и вращающего механизмов [1].

Недостатками устройства являются большие габариты и вес как механизма подачи, так и собственно ударного механиз- ₁₀ ма.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для бурения шпуров и скважин, содержа- 15 щее механизм вращения, механизм подачи, соединенный с ударным механизмом и режущей кромкой [2].

Однако длина подающего механизма (цилиндра) соизмерима с глубиной буримых шпуров, что приводит к большим габаритам и неудобству работ при образовании шпуров, например, под анкеры. Кроме того, устройство имеет громоздкую конструкцию.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства для бурения шпуров и скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем ударный механизм, механизм вращения бура и буровую коронку, механизм подачи выполнен в виде гидравлической телескопической трубы, а ударный механизм — в виде электрогидравлической камеры, в полости которой установлен поршень, связанный с рабочим инструментом, при этом полость трубы сообщена с полостью ударного механизма через обратный клапан.

Совокупность признаков позволяет создать достаточно компактную бурильную машину с регулируемой частотой и энергией удара. Все это может обеспечить ей широкое применение в горном деле, начиная от малогабаритных машин для образования полостей под анкеры до машин для бурения шпуров повышенной глубины.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство для бурения шпуров и скважин состоит из ударного механизма 1, кор-

пуса 2, штанги 3, представляющей собой телескопическую трубу с уплотнениями 4 и центрирующими элементами 5. Штанга 3 размещается в корпусе 2 на подшипниках 6 с возможностью вращения. В корпусе 2 размещается механизм 7 вращения. Штанга 3 со стороны механизма 7 вращения оснащается патрубком с муфтой 8 боковой подачи рабочей среды в саму штангу и в ударный механизм. Муфта 8' имеет обратный клапан 9. К патрубку 10 подсоединяются магистральные, шланги.

Ударный механизм 1 имеет поршень 11 с хвостовиком, на который насаживается породоразрушающий инструмент 12. Для возвращения в исходное положение поршня 11 имеется пружина 13. В корпусе ударного механизма 1 со стороны телескопической трубы 3 (штанги) имеется обратный клапан 14 и два электрода 15. Выхлоп отработанной среды из рабочей полости 16 осуществляется в отверсти 17.

Устройство работает следующим образом.

Для возможности удержания в нужном положении устройство при помощи проушины 18 крепится к манипулятору.(не показан). К патрубку 10 подсоединяются магистральные шланги, а электроды 15 подключаются к генераторам импульсов напряжения ГИН (не показаны). Вода поступает по патрубку 10 через обратный клапан 9, боковую муфту 8 в полость телескопической трубы (шланги) и постоянно в ней находится под давлением примерно 5 ати. Заполнив трубу 3 жидкость отжимает клапан 14 ударного механизма 1 и заполняет полость 17. Одновременно с этим происходит выдвижение ступеней трубы .3 до упора породоразрушающего инструмента 12 в массив. На электроды 15 подается напряжение. В. полости 17 между электродами 15 возникает искра, инициирующая электро гидравлический эффект, приводящий к сверхвысокому давлению (приблизительно 6^15 тыс. атм). Под действием этого давления поршень 11 перемещается вперед и породоразрушающий инструмент 12 разрушает забой шпура. В первое мгновение развития высоких давлений клапан 14 захлопывается, создавая замкнутую полость. Поршень 11, перемещаясь в конце хода, открывает отверстие, через которое отработанная жидкость выбрасывается в шпур и, тем самым, способствует выносу буровой мелочи. После завершения удара пружина 13 возвращает поршень 11 в исходное положение, а механизм 7 вращения проворачивает телескопическую трубу 3 на подшипниках 6 отйосительно корпуса 2 на необхидимый угол. Утечке воды из трубы 3 -препятствуют уплотнения 4, перекос исключается центрирующими элементами 5.

Одновременно с силой, движущей поршень 11 на забой, возникает реактивная сила, направленная вдоль телескопической трубы 3 от забоя. Под действием волны сжатия клапан 10 закрывается и создается замкнутая емкость. Жидкость практически не сжимается, поэтому обеспечивается необходимая жесткость системы для реализации процесса разрушения.

Перед очередным включением ГИНа ι жидкость заполняет рабочую полость 16 и одновременно подает ударный механизм 1 с породоразрушающим инструментом 12 на забой шпура. Цикл повторяется. Возврат инструмента 12 после окончания образования шпура осуществляется путём намотки гибких электродов 15 на барабан с помощью механизма вращения, как это осуществляется у электрических сверл с принудительной подачей.

Выполнение штанги в виде телескопической трубы с размещенным на свободном конце малогабаритным ударным механизмом, заполненным водой, позволяет совместить в одной конструкции две функции: подачу инструмента на забой и формирование ударного импульса. Это решение позволяет исключить применение специального подающего механизма. Кроме того, выполнение штанги в виде телескопической трубы обеспечивает высокую компактность устройства, так как отпадает необходимость иметь размеры подающего механизма соизмеримыми с глубиной шпуров. Следствием выполнения ударного механизма на конце телескопической трубы является то, что силовой импульс не передается по трубе, позволяя выполнять ее относительно легкой без специальной термической обработки. Этим достигается снижение стоимости и веса предлагаемого устройства.

Применение устройства позволяет существенно уменьшить габариты буровых агрегатов и улучшить условия труда за счет исключения выхлопа диспергированного масла в шахтную атмосферу и снижения шума вследствие работы ударного механизма в шпуре.

Claims (2)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН Изобретение относитс  к горной промышленности , а именно к машинам вращательно-ударного бурени . Известна конструкци  погружного пневмоударного устройства, состо ш,а  из ударного механизма, погружаемого в скважину , вынесенных подаюш,его и вращающего механизмов 1. Недостатками устройства  вл ютс  большие габариты и вес как механизма подачи, так и собственно ударного механнзма . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту  вл етс  устройство дл  бурени  щпуров и скважин, содержащее механизм вращени , механизм подачи , соединенный с ударным механизмом и режущей кромкой 2. Однако длина подающего механизма (цилиндра) соизмерима с глубиной буримых щпуров, что приводит к большим габаритам и неудобству работ при образовании щпуров, например, под анкеры. Кроме того, устройство имеет громоздкую конструкцию . Цель изобретени  - упрощение конструкции устройства дл  бурени  шпуров и скважин. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем ударный механизм , механизм вращени  бура и буровую коронку, механизм подачи выполнен в виде гидравлической телескопической трубы, а ударный механизм - в виде электрогидравлической камеры, в полости которой установлен поршень, св занный с рабочим инструментом , при этом полость трубы сообщена с полостью ударного механнзма через обратный клапан. Совокупность признаков позвол ет создать достаточно компактную бурильную машину с регулируемой частотой и энергией удара. Все это может обеспечить ей широкое применение в горном деле, начина  от малогабаритных машин дл  образовани  полостей под анкеры до машин дл  бурени  шпуров повышенной глубины. На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство дл  бурени  шпуров и скважин состоит из ударного механизма 1, корпуса 2, штанги 3, представл ющей собой телескопическую трубу с уплотнени ми 4 и центрирующими элементами 5. Штанга 3 размещаетс  в корпусе 2 на подшипниках 6 с возможностью вращени . В корпусе 2 размещаетс  механизм 7 вращени . Штанга 3 со стороны механизма 7 вращени  оснащаетс  патрубком с муфтой 8 боковой подачи рабочей среды в саму щтангу и в ударный механизм. Муфта 8 имеет обратный клапан 9. К патрубку 10 подсоедин ютс  магистральные, щланги. Ударный механизм 1 имеет порщень 11 с хвостовиком, на который насаживаетс  породоразрущающий инструмент 12. Дл  возвращени  в исходное положение порщн  11 имеетс  пружина 13. В корпусе ударного механизма 1 со стороны телескопической трубы 3 (щтанги) имеетс  обратный клапан 14 и два электрода 15. Выхлоп отработанной среды из рабочей полости 16 осуществл етс  в отверсти 17. Устройство работает следующим образом . Дл  возможности удержани  в нужном положении устройство при помощи проущивы 18 крепитс  к манипул тору,(не показан ). К патрубку 10 подсоедин ютс  магистральные щланги, а электроды 15 подключаютс  к генераторам импульсов напр жени  ГИН (не показаны). Вода поступает по патрубку 10 через обратный клапан 9, боковую муфту 8 в полость телескопической трубы (щланги) и посто нно в ней находитс  под давлением примерно 5 эти. Заполнив трубу 3 жидкость отжимает клапан 14 ударного механизма 1 и заполн ет полость 17. Одновременно с этим происходит выдвижение ступеней трубы .3 до упора породоразрущающего инструмента 12 в массив . На электроды 15 подаетс  напр жение. В. полости 17 между электродами 15 возникает искра, инициирующа  электрогидравЛИЧ6СКИЙ эффект, привод щий к сверхвысокому давлению (приблизительно тыс. атм).Под действием этого давлени  порщень 11 перемещаетс  вперед и породоразрущающий инструмент 12 разрущает забой щпура. В первое мгновение развити  высоких давлений клапан 14 захлопываетс , создава  замкнутую полость. Порщень 11, перемеща сь в конце хода, открывает отверстие , через которое отработанна  жидкость выбрасываетс  в щпур и, тем самым, способствует выносу буровой мелочи. После заверщени  удара пружина 13 возвращает поршень 11 в исходное положение, а механизм 7 вращени  проворачивает телескопическую трубу 3 на подшипниках 6 отйосительно корпуса 2 на необхидимый угол. Утечке воды из трубы 3 -преп тствуют уплотнени  4, перекос исключаетс  центрирующими элементами 5. Одновременно с силой, движущей порщень 11 на забой, возникает реактивна  сила, направленна  вдоль телескопической трубы 3 от забо . Под действием волны сжати  клапан 10 закрываетс  и создаетс  замкнута  емкость. Жидкость практически не сжимаетс , поэтому обеспечиваетс  необходима  жесткость системы дл  реализации процесса разрушени . Перед очередным включением ГИ-На i жидкость заполн ет рабочую полость 16 и одновременно подает ударный механизм 1 с породоразрущающим инструментом 12 на забой щпура. Цикл повтор етс . Возврат инструмента 12 после окончани  образовани  щпура осуществл етс  путчем намотки гибких электродов 15 на барабан с помощью механизма вращени , как это осуществл етс  у электрических сверл с принудительной подачей. Выполнение щтанги в виде телескопической трубы с размещенным на свободном конце малогабаритным ударным механизмом, заполненным водой, позвол ет совместить в одной конструкции две функции: подачу инструмента на забой и формирование ударного импульса. Это решение позвол ет исключить применение специального подающего механизма. Кроме того, выполнение щтанги в виде телескопической трубы обеспечивает высокую компактность устройства, так как отпадает необходимость иметь размеры подающего механизма соизмеримыми с глубиной шпуров. Следствием выполнени  ударного механизма на конце телескопической трубы  вл етс  то, что силовой импульс не передаетс  по трубе, позвол   выполн ть ее относительно легкой без специальной термической обработки. Этим достигаетс  снижение стоимости и веса предлагаемого устройства. Применение устройства позвол ет существенно уменьшить габариты буровых агрегатов и улучшить услови  труда за счет исключени  выхлопа диспергированного масла в шахтную атмосферу и снижени  шума вследствие работы ударного механизма в шпуре. Формула изобретени  Устройство дл  бурени  шпуров и скважин , содержащее механизм вращени , механизм подачи, соединенный с ударным механизмом режущей коронкой, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции устройства, механизм подачи выполнен в виде гидравлической телескопической трубы , а ударный механизм - в виде электрогидравлической камеры, в полости которой установлен порщень, св занный с рабочим инструментом, при этом полость трубы сообщена с полостью ударного механизма через

   обратный клапан.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Михайлов Ю. И., Кантович П. И. Горные машины и комплексы. М., «Недра, 1975, с. 424.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 117253, кл. Е 21 С 1/12, 1957 (прототип ).