Устройство для бурения анкерных скважин с промывкой
Владельцы патента RU 2309238:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова" (технический университет) (RU)
Изобретение относится к угольной промышленности, в частности, к нарезным машинам для гидрошахт. Устройство содержит масляный 1 и водяной 6 контуры, включающие соответственно масляный 2 и водяной 9 насосы, элементы управления и напорные гидролинии 8. Масляный контур 1 включает гидроцилиндр 5 и сливную гидролинию 4, а водяной контур - гидродвигатель 7, механически связанный с гидроцилиндром 5. Устройство снабжено датчиком 10 давления воды, соединенным с напорной гидролинией 8 водяного контура, и двухходовым подпружиненным золотником 11 с глухой камерой 14 со стороны пружины 13. Напорный отвод 17 упомянутого золотника соединен с напорной гидролинией 3 масляного контура, глухая камера 14 золотника соединена со сливной гидролинией 4 через параллельно включенные дроссель 16 и обратный клапан 15, а противоположный глухой камере 14 торец золотника соединен механически с датчиком 10 давления в водяном контуре 6. Предотвращает опрокидывание гидродвигателя при нарастании момента сопротивления резанию во время бурения, обеспечивая повышение надежности процесса бурения анкерной скважины. 2 ил.
Изобретение относится к угольной промышленности, в частности, к нарезным машинам для гидрошахт.
Известно устройство для бурения скважин с промывкой в виде бурового станка СБУ200 (Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общей ред. Б.Ф.Братченко. М., "Недра", 1977. - С.393), предназначенного для бурения водоспускных, дегазационных и других скважин по углю, в том числе, нисходящих - аналог. Вращение бурового инструмента осуществляется электродвигателем на штреке, подача инструмента на забой - гидроцилиндрами с масляным питанием. При этом вода для промывки скважины подается из пожарного водопровода или насосом из специально пройденного зумпфа. Использование электропривода, примененного в аналоге, для бурения нисходящих скважин, в стенки которых анкеруют нарезную машину в заявляемом устройстве, нерационально, так как для упрощения машины и обеспечения большей безопасности ведения работ энергоносителем для привода анализируемого устройства должна быть вода.
Известно устройство для бурения нисходящих анкерных скважин с промывкой, использованное для удержания нарезной машины в заданном положении временным анкерованием в стенки скважины (Реферат заявки на изобретение RU №93014499/03 от 19.03.1993 на "Способ удержания горной машины в заданном положении и устройство для его осуществления"; реферат опубликован в БИ №7 10.03.1995; Е21С 25/60) - прототип. Здесь вращение режущего инструмента осуществляется объемным водяным гидродвигателем, конструкция которого описана в статье Медведкова В.И., Краюшкина В.Г. "Новые водяные двигатели для забойного оборудования гидрошахт" (Сб. науч. тр. ВНИИгидроугля. - Новокузнецк, 1991. - С.76-85). Гидродвигатель расположен в голове проводимой скважины. Подача этого гидродвигателя с закрепленной на его валу режущей коронкой на забой скважины осуществляется гидроцилиндром с питанием маслом от маслонасоса на машине (масляный контур), а питание указанного гидродвигателя и одновременно вынос бурового штыба из скважины осуществляются отработавшей в гидродвигателе водой (водяной контур). Недостаток прототипа заключается в том, что между водяным контуром питания гидродвигателя и масляным контуром питания подающего гидроцилиндра нет обратной связи, предотвращающей опрокид гидродвигателя при нарастании момента сопротивления резанию во время бурения, т.е. процесс проведения скважины имеет недостаточный уровень надежности.
Техническим результатом изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. повышение надежности процесса бурения скважины для последующего анкерования нарезной машины при проведении основной выработки.
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению
устройство для бурения анкерных скважин с промывкой, содержащее масляный и водяной контуры, включающие соответственно масляный и водяной насосы, элементы управления и напорные гидролинии, при этом масляный контур включает гидроцилиндр и сливную гидролинию, а водяной контур - гидродвигатель, механически связанный с гидроцилиндром, согласно изобретению
оно снабжено датчиком давления воды, соединенным с напорной гидролинией водяного контура, и двухходовым подпружиненным золотником с глухой камерой со стороны пружины, при этом напорный отвод упомянутого золотника соединен с напорной гидролинией масляного контура, глухая камера золотника соединена со сливной гидролинией через параллельно включенные дроссель и обратный клапан, а противоположный глухой камере торец золотника соединен механически с датчиком давления в водяном контуре.
При этом повышение давления в напорной линии водяного контура вызывает снижение давления в напорной линии масляного контура. Такое усовершенствование прототипа предотвращает опрокид гидродвигателя, что повышает надежность процесса бурения скважины.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показаны масляный и водяной контуры и узлы их взаимосвязи, на фиг.2 те же контуры изображены применительно к изображенной схематично нарезной машине, работающей по проведению выработки.
На чертеже обозначены: 1 - масляный контур, 2 - масляный насос, 3 - напорная линия масляного контура, 4 - сливная линия масляного контура, 5 - гидроцилиндр, 6 - водяной контур, 7 - объемный водяной гидродвигатель, 8 - напорная линия водяного контура, 9 - водяной насос, 10 - датчик давления воды, 11 - золотник, 12 - сливной отвод золотника, 13 - пружина, 14 - глухая камера золотника, 15 - обратный клапан, 16 - дроссель, 17 - напорный отвод золотника, 18 - режущая коронка (фиг.2); 19 - подпорный клапан (фиг.1), БУ-М блок управления масляного контура, БУ-В блок управления водяного контура, Э-В электродвигатель водяного контура в хорошо проветриваемой выработке, Д-М двигатель маслостанции масляного контура.
С напорной линией 8 водяного контура 6 соединен датчик давления воды 10, а с напорной линией 3 масляного контура 1 соединен двухходовой подпружиненный золотник 11 с глухой камерой 14 со стороны пружины 13,
напорная линия 3 масляного контура 1 соединена с напорным отводом 17 золотника 11, сливной отвод 12 которого соединен со сливом, его глухая камера 14 соединена со сливной линией 4 масляного контура 1 через параллельно включенные дроссель 16 и обратный клапан 15, а противоположный глухой камере торец золотника 11 соединен механически с подвижным элементом (например, мембраной) датчика давления 10 в водяном контуре 6.
Здесь повышение давления в напорной линии 8 водяного контура 6 вызывает снижение давления в напорной линии 3 масляного контура 1.
Снижение веса нарезной (проходческой) машины достигнуто благодаря временному креплению ее при проходке очередного уступа путем анкерования в почву проводимой выработки. Анкерование производят в стенки скважины специальным анкерующим устройством (здесь не рассматривается). Скважину бурят сверху вниз буровым устройством, в голове которого находится режущая коронка 18, закрепленная на валу объемного водяного гидродвигателя 7. Корпус этого гидродвигателя жестко соединен с невращающейся полой штангой. Через осевую полость штанги в рабочие камеры гидродвигателя 7 подается вода под давлением по напорной линии 8 от объемного или центробежного насоса 9. Отработавшая в гидродвигателе вода служит транспортным средством для выноса из скважины продуктов разрушения вверх на почву проводимой выработки и далее по уклону - к зумпфу. Описанная совокупность элементов образует водяной контур 6.
Штангу с водяным гидродвигателем 7 и режущей коронкой 18 подают на забой гидроцилиндром 5, корпус которого жестко связан с элементами машины, а шток - со штангой. Гидроцилиндр 5 запитан от маслонасоса 2 по напорной гидролинии 3 со сливом отработавшей жидкости по гидролинии 4 и управляется через блок БУ-М, содержащий, в частности, другой распределитель. Маслонасос 2 приводится двигателем Д-М, в качестве которого может быть использован водяной двигатель или электродвигатель (при возможности применения электроэнергии в данной выработке). Указанная совокупность элементов образует масляный контур 1.
Традиционно контуры 1 и 6 между собой функционально не связаны, поэтому при настройке БУ-М на постоянную скорость подачи штока гидроцилиндра 5 при постоянном давлении в линии 3 гидродвигатель 7 может войти в режим перегрузки при случайном росте сопротивления резанию на его валу; возможна остановка гидродвигателя и последующее срабатывание предохранительных клапанов в обоих контурах. Следовательно, неуправляемость процесса проведения скважины снижает его надежность.
Согласно сделанному усовершенствованию при повышении сопротивления на валу гидродвигателя 7 повышается гидравлическое сопротивление его проточного тракта, а следовательно, повышается давление воды в напорной линии 8, что вызовет перемещение упругого элемента датчика давления 10, и двухходовой подпружиненный золотник 11 сместится влево (по фиг.1), в результате чего напорная линия 3 контура 1 соединится со сливом через напорный 17 и сливной 12 отводы золотника 11 - давление масла в напорной линии 3 снизится и силовое воздействие гидроцилиндра 5 на режущий инструмент ослабнет, а скорость его вращения возрастет. Колебательные процессы в описанной системе гасятся с помощью параллельно соединенных дросселя 16 и обратного клапана 15, которые гидравлически соединены с глухой камерой 14 золотника 11 с одной стороны и со сливной гидролинией 4 контура 1 - с другой. Настройку системы на гашение колебаний можно производить с помощью подпорного клапана 19 в сливной гидролинии 4. Возврат золотника 11 в исходное положение осуществляет пружина 13.
Таким образом, сделанные усовершенствования препятствуют возникновению режима опрокида гидродвигателя 7 при изменении сопротивления резанию массива, а следовательно, повышают надежность процесса бурения анкерной скважины, чем и достигнут положительный эффект.
Приведенное описание позволяет считать заявляемое устройство новым и полезным.
Устройство для бурения анкерных скважин с промывкой, содержащее масляный и водяной контуры, включающие соответственно масляный и водяной насосы, элементы управления и напорные гидролинии, при этом масляный контур включает гидроцилиндр и сливную гидролинию, а водяной контур - гидродвигатель, механически связанный с гидроцилиндром, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком давления воды, соединенным с напорной гидролинией водяного контура, и двухходовым подпружиненным золотником с глухой камерой со стороны пружины, при этом напорный отвод упомянутого золотника соединен с напорной гидролинией масляного контура, глухая камера золотника соединена со сливной гидролинией через параллельно включенные дроссель и обратный клапан, а противоположный глухой камере торец золотника соединен механически с датчиком давления в водяном контуре.
