Станок для бурения взрывных скважин
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам для бурения взрывных скважин. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров бурения. Станок содержит раму, направляющую с ферромагнитным слоем, буровой став 2, управляющее устройство и блок измерения (БИ) 14 параметров бурения с корпусом и датчиками продольной и радиальной вибрации, измерения скорости бурения, частоты вращения и крутильных колебаний. На буровой став 2 надета плавающая муфта (ПМ) 3 с буртом 6 в центральной части и устройством для ее перемещения. Последнее выполнено в виде связанного с рамой и ПМ 3 гидроцилиндра 10 и размещенных на раме верхнего и нижнего упоров 1 для взаимодействия с торцами ПМ 3. В нижнем упоре 1 расположен микровыключатель 8 исполнительного устройства. На ПМ 3 размещен БИ 14. На корпусе БИ 14 закреплены измерительные ролики (ИР) 13, взаимодействующие с буртом 6 ПМ 3. Датчики продольной и радиальной вибраций и скорости бурения снабжены размещенными на корпусе БИ 14 магнитными головками, контактирующими с ферромагнитным слоем направляющей. Датчик радиальных вибраций снабжен стержнем 16, соединенным с корпусом ИБ 14 и с ИР 13. Вместе со ставом 2 ПМ 3 движется до соприкосновения с упором 1. Ее нижний конец 5 надавливают на микровыключатель 8 и поршень 9 гидроцилиндра 10 перемещается вверх, вызывая перемещение ПМ 3. Вместе с ПМ 3 перемещается ИБ 14. При бурении ИР 13, обкатываясь по боковой поверхности, ПМ 3 заставляет перемещаться в такт виброколебаний стержень 16 и ИБ 14 синхронно с буровым ставом 2. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
ГВ ф
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
"I-СПУЬЛИК
ГОсУ 1лР ".I ВеннГ!И кОми1ет ПО ИВОВr El I:IIVIRM И О1 КРЫТИЯМ ПРИ ГKI ; СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i." r ilk ) ) Ь 1о, 1 1" АВТО Р С KO MY С В ИДЕТ ЕЛ Ь СТ8У (21) 4691602/03 <, 22) 17.05.89 (46) 15 08 ".1 Бюл.М 30 (71) Св .рдl свский горный инстигут им. В.В.Вахрушева (72) А.Е,Троп. В.Л.Лядский и В.А,Боровков (53> 6? 2.233.6 (038.8) (56) Равцов М.В.и др. Станки, технология и экономикэ шарошечного бурения. M.: Недра, 1975, Станок 49Р. Проспект фирмы БюсайрусИр .1988 (54) С Т д Н О 1г ДЛ Я БУРЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горной промышлеHHocTPI, а именно к станкам для бурения взрывных скважин. Цель изобретения— повышение точности измерения парамет-ров бурения. Станок содержит раму, направляющую с ферромагнитным слоем, буровой став 2, управляющее устройство и блок измерения (БИ) 14 параметров бурения с корпусом и датчиками продольной и радиальной вибрации, измерения скорости бурени"-;, частоты вращения и крутильных колебаний, На буровой став 2 надета плавающая муфта (ПМ) 3 с буртом 6 в центральной „„5Ц ÄÄ 1670110 Al части и устройством для ее перемещения. Последнее выполнено в виде связанного с рамой и ПМ 3 гидроцилиндра 10 и размещенных на раме верхнего и нижнего упоров 1 для взаимодействия с торцами ПМ 3. В нижнем упоре 1 расположен микровыключатель 8 исполнительного устройс гва. На ПМ 3 размещен БИ 14. На корпусе БИ 14 закреплены измерительные ролики (ИР) 13, взаимодействующие с буртом 6 ПМ 3. Датчики продольной и радиальной вибрации и скорости бурения снабжены размещенными на корпусе БИ 14 магнитными головками, контактирующими с ферромагнитным слоем направляющей. Датчик радиальных вибраций снабжен стержнем 16, соединенным с корпусом ИБ 14 и сИР 13,,Вместе со ставом 2 ПМ 3 движется до соприкосновения с упором 1. Ее нижний конец 5 надавливают на микровыключатель 8 и поршень 9 гидроцилиндра 10 перемещается вверх, вызывая перемещение ПМ 3. Вместе с ПМ 3 перемещается ИБ 14. При бурении ИР 13, обкатываясь по боковой поверхности,ПМ 3 заставляет перемещаться в такт виброколебаний стержень 16 и ИБ 14 синхронно с буровым ставом 2. 4 з.п.ф-лы. 2 ил. 1670110 Изобретение относится к горному делу, а именно к станкам для бурения взрывных скважин, Цель изобретения — повышение точности измерения параметров бурения, На фиг.1 приведено данное устройство, разрез; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1. Устройство включает закрепляемые на раме бурового станка упоры 1, находящуюся между ними и надетую на буровой став 2 плавающую пневматическую муфту 3, Муфта 3 имеет торцы 4 и 5, бурт 6 в центральной ее части, Торцы 4, 5 имеют воэможность соприкосновения с упорами 1. Плавающая пневматическая муфта 3 снабжена располагаемыми в ее внутренней части двумя пневматическими резинометаллическими камерами 7. На нижнем упоре 1 расположен микровыключатель 8, который соединен одной контактной группой с исполнительным устройством (не показано), соединенным с поршнем 9 гидроцилиндра 10, шток 11 которого находится в контакте с торцом 4 муфты 3 с помощью зацепа 12. Гидроцилиндр 10 подключен к гидравлической системе бурового станка (не показано). Шток 11 гидро цил и ндра 10 может иметь ход, например, десять сантиметров. Другая контактная группа микровыключателя 8соединена с вторичной аппаратурой устройства. С центральным буртом 6 муфты 3 входят в соприкосновение измерительные ролики 13 датчиков радиальной вибрации и датчика продольной вибрации и скорости бурения. Датчик радиальной вибрации размещен в корпусе измерительного блока 14 и выполнен в виде подпружиненного пружиной 15 измерительного стержня 16 с закрепленным на его конце измерительным роликом 13. соприкасающимся с боковой поверхностью муфты Одна сторона 17 стержня 16 покрыта слоем ферромагнетика, имеющим неоднородную намагниченность по длине, и соприкасается с блоком магнитных головок 18. Стержень 16 имеет возможность перемещения по внутренней поверхности втулки 19, закрепленной на из, мерительномм блоке 14. Датчик продольной вибрации и скорости бурения содержит три измерительных ролика 13, закрепленные на измерительном блоке 14, который насажен на направляющую 20, одна сторона 21 которой покрыта слоем ферромагнетика с нанесенными на ее поверхности импульсами намагниченности в виде двоичного кода вдоль направляющей. Со стороной 21 находится в соприкосновении блок магнитных головок 22. Датчик крутильных колебаний размещается в нижней части измери ельного блока 14 и содержит П-образный сердечник 23 с надетыми на него первичной 24 и вторичными 25 обмотками, установленными с воэможностью взаимодействия создаваемого в нем магнитного поля с буртом 6, расположенным в средней части муфты. Бурт 6 имеет переменную по окружности магнитную проницаемость, которую можно получить, например, путем изготовления бурта 6 иэ ферромагнитного материала, и проточенные в ега нижней части пазы 26. Первичная обмотка 24 подключена к выходу генератора 27 подмагничивания, осуществляющему генерацию колебаний с частотой 1000 — 1200 Гц, вторичная обмотка 25 датчика крутильных колебаний подключена к диодной схеме 28, включающей, например, диодный мост и П-образный фильтр. Выходы блоков магнитных головок 18, 22 и диодной схемы 28 подключены к блоку 29 обработки. в состав которого может входить счетчик импульсов, четырехдорожечное магнитофонное записывающее устройство,. микроЭВМ, имеющее в своем составе таймер (не показано). B качестве микроЭВМ может быть применена микроЭВМ, например "Искра-1256". Исполнительное устройство, подключаемое к микровыключателю 8, может иметь, например, в своем составе электромагнит и связанный с ним клапан (не показан). Резинометаллические пневматические камеры 7 представляют собой композицию износостойкой резины и металлического корда, Внутри камер 7 создается давление воздуха, обеспечивающее надежный обжим става и предотвращающее самопроизвольное опускание муфты 3. Для защиты устройства от пыли и влаги оно покрывается металлическим кожухом 30, прикрепленным к упорам 1. Между упорами 1 и ставом 2 установлены камеры 31, закрепленные на упорах 1 и одобные по конструкции камере 7. Для того, чтобы погрешность измерений, связанная с переносом муфты 3, была пренебрежимо мала, необходимо изготовлять ее длиной. равной не менее чем 1,5 — 2 диаметра бурового става. Измерительный блок 14 изготавливается, например, из дюралюминия. Размещенные на нем блоки магнитных головок 18, 22 представляют собой несколько однотипных магнитных. головок, например, типа ШЯ 325 3065, выполненных всоответствии с ТУШЯО 325003, и им подобные, которые применяются в вычислительной технике, Количество магнитных головок в блоках 18, 22 опреде1670110 зом. ляГ тся ro«»„ .;т >Г> >103»1»>ипнно» .» кт»да и мо :ет быт» равным 8 10 шт. Блок питания аппара"ур>» ус ройства представляет собой н>»зковольтный стабилизированный источник»>÷òàíèÿ, который подключаетсч к сети питания бурового станка. Устройство работает следующим обраПеред работой включают аппаратуру, на буровой став 2 надевают плавающую пневматическую муфту 3, опуская его вниз до упора в горную породу: так как движение става 2 сквозь муфту 3 тормозится резинометаллическими камерами 7, то муфта 3 движется вместе со ставом 2 до соприкосновения с упором 1, При этом ее нижний торец 5 надавливает на кнопку микровыключателя 8 и г»роисходк»т включение цепи электромагнита исполнительно» о устройства, ко»орь»й, открывач клапан гидросистемы, вызывает перемещение поршня 9 гидроцилиндра 10 вверх. Шток 11, перемещаясь веер» и захватывая своим зацепсм 12 верхний бурт муфты 3, »»ере>" ещает ее в верхнее положение. Вмест.; с муфтой 3 перемещается вверх и измерительный блок 14 по направляющей 20. Во время бурения ролик 13 датчика радиальной вибрац».и, обкатываясь по боковой поверхности муфты 3, заставляет в такт виброколебаний перемещаться во втулке иэмерительнь»й стержень 16 при этом импульсы намагниченности, нанесенные на стороне 17 стержня 16, перемещаются относительно магнитной головки 18 и наводят импульсную ЭДС. Ролики 13 датчика продольной вибрации, откатываясь вдоль бурта 6, заставляют вибрировать измерительный блок 14 синхронно с буровым ставокл 2. Блок магнитных головок 22, закрепленный на измерительном блоке 14, фиксирует импульсы на>лагниченности, нанесенные»,а стороне 21, покрытой слоем ферромагнетика, направляющей 20. При этом на выходе блока магнитных головок 22 возникает импульсная ЭДС в виде двоичного кода, В то же время генератор 27 подмагничивания датчика крутильных колебаний, подключенный к первичной обмотке 24, создает во вторичной обмотке 25 пульсирующее переменное напряжение. Причем скачки напряжения обусловлены измерениями материала бурта 6. В зависимости от того, находится или нет против П-образного сердечника паз 26 бурта б, на выходе вторичной обмотки 25 будет соответствующий скачок напряжения или его падение. По времени периода следования скачков напряжения в ходе полного оборота 1 .: ?О 55 става -.«"кно сделать т»ь>вт»д о рлв>»омерно сти е . вращения. т p.. 0 вели»»»не крутильных колебаний. Длч преобразования ска«ков переменного на>»рчжения а импульсную ЭДС применяется диодная схема. которач осуществляет выпрямление и сглаживание Сигналов. Информация о продоль ой, радиальной вибрации и о скорости вращения става в виде последовательности импульсов поступает на вход блока 29 обработки. Фиксируя импульсы в заданные таймером микроЭВМ МОМр>»Т»» времени, с датчиков продольной и радиальной вибрации, можно однозначно определить положение става в соответствующей плоскости в зти моменты времени, С помощью микроЭВМ можно определить и другие необходимые параметры, например виброскорость (изменение положения става за единицу времени), глубину и скорость бурения и т,д, Скорость вращения става в устройстве мож>»о определить, подсчитав количество импульсов за единицу времени. снимаемых с выхода диодной схемы 28 подсчет импульсов осуществляют с помощью счетчика импульсов, входчщего в состав блока 29 обработки Величину крутильных колебаний можно определить по изменению времени следования (периода) лмпульсов с выхода дит»дной схемы 28. Она ог>ределяется временем прохождения двух соседних пазов 26 мимо датчика крутильных колебаний. На основе анализа полученной информации микроЭВМ вырабатывает управляюшие воздействия. Для последующего воспроизведения и моделирования процесса бурения на ЭВМ целесообразно предусмотреть запись информации на магнитофонном записыва»ощем устройстве. По мере углубки скважины вместе со ставо>л 2 перемещается вниз пневматиче. ская муфта 3. Когда она надавит своим нижним торцом 5 на микровыключатель 8, замкнется его контактная группа, сработает исполнительное устроиство и шток 11 гидроцилиндра 10 переместит муфту 3 в вер>,нее положение. Другая контактная группа микровыключателя, затлыкаясь, подае; сигнал на микроЭВМ об очередном углублении скважины, например на десять сантиметров. По времени проходки этого расстояния можно определить скорость бурения, т,е. в данном устройстве величина утлубки скважины и скорость бурения может определяться по информации, снимаемой облока магнитных головок 22,,а также по замыканию контактов микровыключателя 8. Устройство позволяет эффективно определлть практически все необходимые паi 670110 Составитель В,Косталевский Q Редактор M.Áàíäóðà Техред M.Moðãåíòàë Корректор Л.Бескид Заказ 2723 Тираж 351 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар1на. 101 раметры, характеризующие динамику работы бурового става. Формула изобретения 1. Станок для бурения взрывных скважин, включающий раму, направляющую, бу- 5 posoA став, управляющее устройство и блок измерения параметров бурения с корпусом, датчиками продольной вибрации, измерения скорости бурения, частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью 10 повышения точности измерения параметров бурения, он снабжен плавающей пневматической муфтой с буртом в центральной части и устройством для ее перемещения, причем блок измерения размещен на плава- 15 ющей муфте. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными на корпусе блока измерения параметров бурения 20 измерительными роликами, взаимодействующими с буртом плавающей муфты, направляющая выполнена с ферромагнитным слоем, имеющим неоднородную намагниченность по длине, а датчики продольной 25 вибрации и скорости бурения снабжены размещенными на корпусе блока измерения магнитными головками, контактирующими с ферромагнитным слоем направляющей. 30 3. Станок по п,1, отличающийся тем, что он снабжен датчиком радиагьных вибраций, включающим стержень, на одну из сторон которо о нанесен ферромагнитный слой, имеющии неоднородную -тамагниченность по длине, и соединенные с корпусом измерительного блока дополнительные магнитные головки, контактирующие с ферромагнитным слоем, причем стержень одним концом взаимодействует через пружину с корпусом измерительного блока, а другим соединен с поликом. 4. Станок по пп.1 3 о т л и ч а ю щ v. йс я тем, что он снабжен датчиком крутиль ных колебаний, содер:-а цим Г1-образный сердечник с разме ценны и нл нем первичной и вторичной обмотками и генератор подмагничивания, подключенный к перьичной обмотке, причем бур плаваюгцеи муфты выполнен с переменнсй:> окруж«ости магнитной проницаемостью. 5. Станок по и 1, о т л и ч в ю шийся тем, что устройство перемещения пневматической муфты выполнено ь вид связанного с рамой и пневматической муфтой гидроцилиндра. разм - щенных на раме станка верхнего и нижнего упоров для взаимодействия с торця 1и плсв 1ощей v yg tl ë расположенного в нижнем у. оре микровыключагеля исполни гель го уст ройств;.
