Устройство для бурения шпуров и скважин

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()939758 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M. Кл. (22)Заявлено 10 ° 09.80 (21) 2981550/22 03 с присоединением заявки № (23) П риоритет

Е 21 С 11/02

3Ьоударственный коннтет ао делан язобретеннй я открытяй

Опубликовано 30.06. 82 Бюллетень № 2"

Дата опубликования описания 30,06.82 (53) УДК 622. 233. .055 ° 3(088.8) l

А,Н.Казаков, А.И,Бейсебаев, В.К,Вороненко и Н.И ° Казаков

I (72) Авторы изобретения

Лениногорский ордена Трудового Красного Знамени полиметаллический комбинат (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН

Изобретение относится к горноь промышленности, в частности к устройствам для бурения шпуров и скважин.

Известно устройство, включающее буровую машину с податчиком, направляющую балку, манипулятор с гидроцилиндрами подачи и распора и систему автоматического управления с гидрораспределителем, цилиндром управления, нагнетательной и выходной гидромагистралями со сливным баком (1).

Недостаток этого устройства заключается в ручном управлении распределительной и регулирующей аппаратурой, Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения шпуров и скважин, включающее буровую машину с податчиком, направляющую балку, манипулятор с объемными гидроприводами его подвижных звеньев, насос, нагнетательные и выходные гидромагистрали, сливной бак и программный блок с гидропереключателями, дросселями, гидродозаторами с регулируемым объемом дозы, гидрозамками, нагнетательными и всасывакнцими клапанами $2).

Его недостатками являются большой вес и большие габаритные размеры.

Цель изобретения - уменьшение га" баритных размеров и веса.

Для достижения поставленной цели в устройстве для бурения шпуров и скважин, включающем буровую машину с податчиком, направляющую балку с объемными гидроприводами его подвижных звеньев, насос, нагнетательные и выходные магистрали, сливной бак го и программный блок с гидропереключа.телями, дросселями, гидродозаторами с регулируемым объемом дозы, гидрозамками, нагнатательными и всасываю939758

На фиг. 1 схематически показано устройство, общий вид; на фиг. 2 гидравлическая схема устройства; на фиг, 3 — плита программного блока.

Устройство для бурения шпуров и скважин состоит иэ манипулятора 1 со стрелой 2, на переднем конце которой размещена направляющая балка 3 с распором 4 и гидроцилиндром 5. Гидроцилиндр 6 служит для перемещения буровой машины 7. Шток гидроцилиндЗО ра 6 податчика скреплен с направляющей балкой

На каретке буровой машины 7 установлен гидропереключатель 8 с гидроприводом и фиксатором, шток которого

35 взаимодействует с подпружиненным упором 9 на балке 3. На заднем конце направляющей балки 3 установлен гидропереключатель 10 с гидроприводом и фиксатором, шток которого может ао взаимодействовать с подпружиненным упором ll. При этом в канал, соединяющий поршневую полость гидроцилиндра 5 с гидропереключателем 10, включены регулируемый дросселя 12 и об45 ратный клапан 13, а гидропривод переключателя 8 подключен между поршневой полостью гидроцилиндра 5 и регулируемым дросселем 12 через подпружиненный клапан 14 и дозатор-переключатель 15, Параллельно клапану 14 включен обратный клапан 16.

На переднем конце стрелы 2 смонтированы также гидропереключатель у которого передний конец штока взаимодействует с упором 18, размещенным на гидроцилиндре 5. Гидропривод гидропереключателя 17 постоянно соединен с нагнетательной магистралью, 50

55 щими клапанами, устройство снабжено механическим многопоэиционным задатчиком с гидроприводом, дополнительным гидродозатором и подпружиненным клапаном, программный блок имеет

5 плиту с гидроприводом и со стержнями регулируемой при задании программы высоты, которые размещены с возможностью взаимодействия со штоками гидродозаторов и золотников гидро- 1о переключателей, При этом гидропривод плиты соединен через гидропереключатель со сливным баком, и через нагне-, тательный клапан, установленные дополнительный гидродозатор и подпружиненный клапан параллельно с входами других гидродозаторов - с нагнетательной магистралью. в которую рабочая жидкость подается насосом 19. К этой магистрали подключены через гидропереключатель 17 и регулируемый дроссель 20 с параллельно подключенным обратным клапаном 21 гидродозаторы 22-24 подпружиненные клапаны 25 и 26 и обратные клапаны

27 и 28. На выходе клапаны 25 и 27 соединены с гидроприводом гидропереключателя 10 и подпоршневой полостью гидродоэатора 29.

K выходам клапанов 26 и 28 параллельно подключены гидроприводы гидропереключателей 30-32, Каждый гидродозатор 15, 22 23 24, 29 представляет собой цилиндр, в котором размещен поршень, отжимаемый в верхнее положение пружиной °

У гидродозаторов 22-24 поршень снабжен штоком, выведенным наружу через уплотнение в верхней крышке гидродозатора. Поршневая полость каждого гидродозатора 22-24 соответственно через нагнетательные клапаны

33-35, гидропереключатели 30-32, двусторонние гидрозамки 36-38 и двусторонние гидроэамки 36-38 соединена с одной из полостей одного из гидроцилиндров 39-41, а через всасывающие клапаны 42-44 — со сливным баком 45.

Вторые полости гидроцилиндров 3941 через гидрозамки 36-38 и гидропереключатели 30-32 соединены со сливным баком 45, Гидропереключатели 30-32 служат для изменения направления перемещения подвижных звеньев манипулятора

1 при задании программы обуривания забоя, а гидродозаторы 22-24 обеспечивают заданные перемещения этих звеньев,.

Обьем подпоршневой полости каждого гидродозатора 22-24 может быть изменен соответствующей установкой задающих стержней 46-49 механического многопозиционного задатчика 50 программного блока взаимодействующих со штоком гидродоэаторов 22-24 и гидропереключателей 30-32, Подпоршневая полость гидродоэатора 29 через нагнетательный клапан

51 и гидропереключатель 52 соединены с поршневой полостью гидроцилиндра периодически -. еремещающего плиту механического ногопоэиционного задатчика 50 про, аммного блока, а через всасывающи клапан 54 — со сливным баком 45, 939758

Плита задатчика 50 имеет ряды

46-49 задающих стержней, она может перемещаться в направляющих 55.

Величина шагового перемещения плиты задатчика 50 определяется обьемом поршневой полости гидродозатора 29 в поршневую полость гидроцилиндра 53, Для возврата плиты задатчика 50 в исходное положение предусмотрен гидропереключатель 56. 1О

Гидропереключатель 52 и 56 реверса плиты имеют фиксаторы и своими штоками взаимодействуют с подпружиненными упорами 57 и 58.

До ввода устройства в работу все 15 его полости и гидромагистрали заполняются жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

Насосом 19 жидкость по нагнета- ?о тельной магистрали подается через гидропереключатели 8 и 10 в полости гидроцилиндров 5 и 6 и удерживает направляющую балку 3 с буровой машиной 2 в заданном положении, 25

При этом жидкость поступает в гидропривод переключателя 17, но переключить его не может, так как передний конец его золотника упирается в упор 18 гидроцилиндра 5, удерживае- зо мого в крайнем заднем положении, Из гидропереключателя 17 рабочая жидкость через дроссель 20 поступает в надпоршневые полости гидродозаторов 22-24, сжимая их поршни и вытесняя жидкость через клапаны 33 35 гидропереключатели 30-32 и гидроэамки 36-38 в полости гидроцилиндров

39-41 — приводов подвижных звеньев . манипулятора 1 °

Жидкость из других полостей этих цилиндров через гидроэамки 36-38 и гидропереключатели 30-32 поступает в сливной бак 45.

Благодаря дросселю 20 давление рабочей жидкости в надпоршневых полостях гидродозаторов 22-24 и на входе подпружиненных клапанов 25 и

26 остается пониженным, пока поршни этих дозаторов не займут крайнего положения.

При этом жидкость из их подпоршневых полостей вытесняется в полости гидроцилиндров 39-41. Вследствие

55 этого стрела 2 и направляющая балка

3 занимает положение, заданное положением стержней ряда 46 для бурения первого шпура.

Клапары 25 и 26 отрегулированы так, что при этом давлении остаются закрытыми.

После того, как стрела 2 и балка

3 заняли позицию, заданную положением стержней ряда 46, а поршни дозаторов 22-24 дошли до упора, расход рабочей жидкости через дроссель 20 прекращается. Вследствие этого давление жидкости за дросселем возрастает до заданного значения, например, до 0,7 величины, создаваемой насосом

19, открывается клапан 26, и рабочая жидкость поступает в гидроприводы переключателей 30-32, переводя их золотники в нижнее положение.

При дальнейшем увеличении давления открывается подпружиненный клапан 25 и рабочая жидкость поступает в надпоршневую полость гидродозатора 29, давит на его поршень и вытесняет рабочую жидкость из его подпоршневой полости через нагнетательный клапан 51 и гидропереключатель 53, переставляя плиту эадатчика 50 в новое положение для бурения второго шпура. Одновременно рабочая жидкость поступает через гидропереключатель

56 в гидропривод переключателя 10, сжимает пружину в упоре 11 и переставляет его золотник в переднее положение. В этом положении он удерживается фиксатором, Теперь рабочая жидкость через переключатель 10 и дроссель 12 подается в поршневую полость гидроцилиндра 5. Вследствие этого балка 3 перемещается до контакта распора 4 с забоем. После этого давление в канале за дросселем 12 возрастает. По этой причине открыва" ется клапан 14 и рабочая жидкость через него поступает s подпоршневую полость дозатора-переключателя 15, перемещая его поршень вверх и вытес" няя жидкость из надпоршневой полости в гидроприводе переключателя 8 и переставляя золотник в переднее положение.

При этом надпоршневая полость доэатора-переключателя 15 и гидропривод переключателя 8 соединяется через выходную магистраль со сливным баком 45.

Теперь рабочая жидкость из нагнетательной гидромагистрали через переключатель 8 поступает в переднюю полость гидроцилиндра 6 и буровая машина 7 подается на забой. Происхо939758

При подходе к заднему крайнему положению гидроцилиндр 5 нажимает

45 уровнем 18 на шток гидропереключателя 17, и, преодолевая силу, создаваемую давлением рабочей жидкости на его гидропривод, переставляет золотник гидропереключателя 17 в заднее крайнее положение, дит бурение шпура на заданную глубину > определяемую местом установки упора 9 на блоке

После начала перемещения вперед гидроцилиндра 5 золотник гидропереключателя 17 перемещается вперед и, отсоединив от нагнетательной гидромагистрали гидроприводы гидропереключателей 30-32 и входы подпружиненных клапанов 25 и 26, соединит их через выходную магистраль со сливным баком 45. При этом, разжимаясь, пружины гидродозаторов 22-24 возвращают их поршни в верхнее положение до упора в задающие стержни ряда 47, вытесняя рабочую жидкость из надпоршневых полостей этих гидродозаторов по выходной гидромагистрали через обратный клапан 21 и гидропереключатель 17 в сливной бак 45. Так же под действием пружины возвращается в исходное положение (верхнее) и поршень гидродозатора 29, вытесняя рабочую жидкость из его надпоршневой полости через обратные клапаны 27 и

21 и гидропереключатель 17 в сливной бак 45. Одновременно через всасывающие клапаны 42-44 и 54 происходит заполнение рабочей жидкости подпоршневых полостей гидродоэаторов

22-24 и 29 по выходным гидромагистралям из сливного бака 45.

Перед окончанием бурения шпура на заданную глубину передний конец штока гидропереключателя 8, перемещаясь вместе с буровой машиной 7, упирается в подпружиненный упор 9, размещенный на направляющей балке

При дальнейшем перемещении буровой машины 7 и гидропереключателя 8 вперед пружина s ynope 9 сжимается полностью, золотник гидропереключателя

8 выводится иэ зацепления с фиксатором и под действием разжимающейся пружины упора 9 перемещается в крайнее заднее положение, в котором удерживается фиксатором. При этом рабочая жидкость из гидропривода гидропереключателя 8 вытесняется в надпоршневую полость гидродозатора-переключателя 15, а из нее по выходной гидромагистрали в сливной бак 45, так как в это время подпоршневая полость гидродозатора переключателя 15 через подпружиненный клапан 14, дроссель

12> гидропереключатель 10 соединена с нагнетательной гидромагистралью и под действием давления рабочей жид5

1О

15 зо

25 зо

35 кости поршень дозатора-переключателя 15 находится в верхнем положении, и золотником, его надпоршневая полость соединена через выходную гидромагистраль со сливным баком 45, Теперь рабочая жидкость под давлением из гидропереключателя 8 поступает в заднюю полость гидроцилиндра б податчика, а его перед;1яя полость через гидропереключатель 8 соединена со сливным баком 45, Под действием давления рабочей жидкости гидроцилиндр 6 возвращает буровую машину 7 с гидропереключателем 8 в исходное (крайнее заднее) положение, При подходе буровой машины 7 к крайнему положению установленный на одной плошадке с ней подпружиненный упор 11 упирается в передний к онец штока гидропереключателя 10 ° При дальнейшем движении буровой машины

7 назад, пружина упор 11 сжимается на величину хода золотника гидропереключателя 10 и выводит его иэ зацепления с фиксатором. Под действием разжимающейся пружины упора 11 золотник переключателя 1О перемещаются в крайнее заднее положение, вытесняя рабочую жидкость из своего гидропривода через обратные клапаны 27 и 21, гидропереключатель 17 по выходной гидромагистрали в сливной бак 45.

Теперь рабочая жидкость поступает из нагнетательной гидромагистрали через гидропереключатель 10 в заднюю полость гидроцилиндра 5, Под действием давления рабочей жидкости, поступающей в заднюю полость гидроцилиндра 5, направляющая балка 3 с распором 4 и упорами 9 и 11, бурильной машиной 7 и гидропереключателями

8 и 10 возвращается в исходное положение.

После перестановки золотника гидропереклачателя 17 гидроцилиндром в крайнее заднее положение рабочая жидкость из нагнетательной магистрали опять поступает через гидропереключатели 8 и 10 в задние полости гидроцилиндров 5 и 6 в гидропривод

93975

Формула изобретения гидропереключателя 17 и через этот гидропереключатель и регулируемый дроссель 20 — в надпоршневые полости гидродозаторов 22-24. Дальше процесс повторяется, как описано выше, с той разницей, что в каждом таком цикле действия устройства плита задатчика 50 гидроцилиндром 53 устанавливается в новое положение и штоки гидродозаторов 22-24 и гидропереклю- 10 чателей 30-32 поочередно взаимодействуют каждый раз с новыми рядами

47-49 задающих стержней. Изменением высоты каждого из задающих стержней задатчика 50 задают объем рабочей жидкости в подпоршневых полостях гидродозаторов 22-24 и положение золотников гидропереключателей 3032, что обеспечивает заданное перемещение каждого подвижного звена ма- р0 нипулятора 1 и установку буровой машины 7 в последовательные положения, требуемые паспортом обуривания забоя.

После окончания бурения последне- 25 го заданного программой шпура и возврата направляющей балки 3 с буровой машиной 7, упорами 9 и 11 и гидропереключателями 8 и 10 в крайнее заднее положение (не показано на чертеже) переключателем буровая машина 7 от энергосети отключается, стрела 2 с направляющей балкой 3 устанавливается в транспортное положение. С этой целью задающие стержни 35 последнего ряда в задатчике 50 устанавливают на соответствующей высоте.

Далее, как описано выше, открывается подпружиненный клапан 26, золотники гидропереключаетелей 30-32 переводятся в нижнее положение, плита задатчика 50 гидроцилиндром 53 перемещается в крайнее положение, а золотник гидропереключателя 10 фиксатором удерживается в заднем положении. При подходе плиты задатчикв 50 к крайнему положению штоки гидропереключателей 52 и 56 упираются в упоры 57 и 58, сжимают их пружины, выводятся из зацепления с фиксаторами и разжимающимися пружинами упоров

57 и 58 переводятся во вторые положения.

Теперь гидропри вод гидропереключателя 10 от нагнетательной гидрома55 гистрали отключен гидропереключателем 56, штоковая полость гидроцилиндра 53 соединена с ней через гидропе8 10 реключатели 56 и 52, а поршневая через гидропереключатель 52 соедине на со спивным баком 45. Под давлением рабочей жидкости гидроцилиндр 53 переставляет плиту задатчика 50 в исходное положение, Устройство прекращает свое действие и после отсоединения от забойной энергосети готово для транспортирования в следующий забой и обуривания его по той же или вновь заданной оператором программе.

Число групп, состоящих каждая из гидродозатора, гидропереключателя и двухстороннего гидрозамка (фиг.2) равно трем условно. Оно должно быть равно числу подвижных звеньев манипулятора, т.е. четырем-пяти, Число рядов задающих стержней у задатчика, равное четырем, на чертеже показано также условно. Оно может быть равно числу шпуров, которые должны быть пробурены устройством, плюс один ряд для перевода устройства в транспортное положение.

Необходимо отметить, что, благодаря параллельному подключению надпоршневых полостей гидродозаторов, предназначенных для установки подвижных звеньев манипулятора в задаваемые положения, все гидроцилиндры 39-41 действуют единовременно и потому стре" ла 2, направляющая балка 3 с буровой машиной 7 перемещаются в каждое запрограммированное положение, минуя промежуточные положения, которые возникали бы при поочередной работе гидродозаторов 22, 23 и 25.

Применение предлагаемого устройства позволяет автоматизировать бурение шпуров по предварительно заданной программе и исключить влияние уровня квалификации рабочего на точность заданного расположения шпуров в забое, сократить его габаритные размеры, вес и стоимость, Устройство для бурения шпуров и скважин, включающее буровую машину с податчиком, направляющую балку, манипулятор с объемными гидроприводами его подвижных звеньев, насос, нагнетательные и выходные гидромагистрали, сливной бак и программный блок с гидропереключателями, лросселями, гидродозаторами с регулируемым объ939758

12 емом дозы, гидрозамками, нагнетательными и всасывающими клапанами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров и веса, оно снабжено механическим многопоэиционным задатчиком с гидроприводом, дополнительным гидродозатором и подпружиненным клапаном, программный блок имеет плиту с гидроприводом и со стержнями рЕгулируемой 1О при задании программы высоты, которые размещены с воэможностью взаимодействия со штоками гидродоэаторов и золотников гидропереключателей, при этом гидропривод плиты соединен через гидропереключатель со спивным баком, и через нагнетательный клапан дополнительный гидродоэатор и подпружиненный клапан параллельно с входами других гидродозаторов - с нагнетательной магистралью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 2099769, кл. Е 21 С 11/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 810951, кл. E 21 С 1/00) 1975 (прототип),