Устройство для бурения шпуров и скважин

 

О П И С А Н И Е (933926

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.08.80 (21) 2978927/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 В 7/15

Е 21 С.1/12

Гееудеретеееемй кеиетет

СССР

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень №21

Дата опубликования описания 17.06.82 (53) УДК 622.243..94 (088.8) . 60 Мелам езееретений к еткрмткй (72) Авторы изобретения

А. Ф. Эллер, В. Ф. Горбунов, К. В. Агеев и В.

Комплексный отдел Института горного дела Сиб

АН СССР

% ф 4

* б (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН

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

Известна конструкция погружного пневмоударного устройства, состоящая из ударного механизма, погружаемого в скважину, вынесенных подающего и вращающего механизмов (1).

Недостатками устройства являются большие габариты и вес как механизма подачи, так и собственно ударного механизма.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для бурения шпуров и скважин, содержащее 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 образого вания 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, кор933926

3 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.

5 0

Ударный механизм 1 имеет поршень ll с хвостовиком, на который насаживается породоразрушающий инструмент 12. Для возвращения в исходное положение поршня

ll 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.

I5

Для возможности удержания в нужном положении устройство при помощи проуши- 25 ны 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, з0 боковую муфту 8 в полость телескопической трубы (шланги) и постоянно в ней находится под давлением примерно 5 ати. 3аполнив 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 электрогидрав- 40 лический эффект, приводящий к сверхвысокому давлению (приблизительно б — 15 тыс. атм). Под действием этого давления поршень

1! 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, спо- 50 собствует выносу буровой мелочи. После завершения удара пружина 13 возвращает поршень 11 в исходное положение, а механизм 7 вращения проворачивает телескопическую трубу 3 на подшипниках б относительно корпуса 2 на необхидимый угол. 55

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 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 путем 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.

Формула изобретения

Устройство для бурения шпуров и скважин, содержащее механизм вращения, механизм подачи, соединенный с ударным механизмом режущей коронкой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, 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 сооб933926

Составитель О. Серегина

Редактор А. Шишкина Техред А. Бойкас Корректор IO.Макаренко

Заказ 3842/18 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щена с полостью ударного механизма через обратный клапан.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Михайлов Ю. И.,Кантович П. И. ГорЬ ные машины и комплексы. M., «Недра>, 1975, с. 424.

2. Авторское свидетельство СССР № 117253, кл. Е 21 С 1/12, 1957 (прототип).