АНКЕРНЫЙ БУРИЛЬНЫЙ МОЛОТОК Российский патент 1999 года по МПК E21C3/34 E21C1/12 

Изобретение относится к устройству для комбинированного сверления анкерных и взрывных отверстий и касается, в частности, установленного на лафете гидравлического бурильного молотка для изготовления буровых отверстий в подземных горных разработках и при строительстве туннелей, содержащего совершающий в корпусе молотка возвратно-поступательное движение ударный поршень и поворотный механизм, а также бурильную штангу с соединительным концом, который вставляется в хвостовик передней части бурильного молотка.

В подземных горных разработках и при строительстве туннелей применяются так называемые анкерные бурильные молотки, с помощью которых сверлятся необходимые для используемых в горном деле анкеров отверстия и затем устанавливаются анкеры, выполненные обычно в виде клеевых анкеров. В обоих случаях вращается штанга, т.е. с одной стороны бурильная штанга и с другой стороны анкерная штанга, при этом в случае с анкерной штангой это необходимо для того, чтобы одновременно или предварительно разрушить введенный перед этим клеевой патрон, содержащий многие компоненты. При бурении из-за высокой твердости породы в подземных выработках применяется способ ударного бурения, для чего бурильный молоток снабжается поворотным механизмом и дополнительно ударным поршнем. Ударный поршень воздействует на свободный конец вставленной в корпус молотка бурильной штанги, которая одновременно вследствие ее ребристого выполнения (шестигранник) также вращается с помощью поворотного механизма. В соответствии с этим уровень техники базируется на свободном соединении с шестигранным концом бурильной штанги, который вставляется в расположенную на передней части бурильного молотка шестигранную гильзу и удерживается от непреднамеренного выпадания накованным на штанге буртиком с помощью механического держателя бура. На практике выявлено, что посредством такой системы невозможно передавать максимальную мощность гидравлического бурильного молотка, так как это приводит к повреждениям ударного поршня бурильного молотка. По этой причине редуцируют давление ударного механизма и тем самым намеренно снижают производительность бурения. Проблемы возникают, в особенности, в связи с тем, что бурильный молоток в передней части для приема бурильной штанги не может быть плотно закрыт, так что бурильная вода и частицы грязи попадают внутрь бурильного молотка, в особенности при бурении анкерных отверстий наклонно вверх или вертикально вверх. Это приводит к поломкам и несоразмерно высоким затратам на ремонт, в особенности тогда, когда проникающие осколки бурения повреждают ударный поршень, т.е. приводят к сколам. Тогда обычно весь ударный молоток поврежден так сильно, что необходимы сложные ремонтные работы. Адаптер, применяемый для установки соответственно соединения анкерной штанги с бурильным молотком, имеет также соответствующее шестигранное окончание, что обуславливает также в этом случае недостаточную передачу энергии привода, хотя здесь и не возникают упомянутые проблемы, так как ударный поршень при завинчивании анкерных штанг не используется.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к заявленному изобретению является бурильный молоток, описание которого приведено в патенте СССР N 1304752.

Известное устройство включает установленный на лафете гидравлический бурильный молоток для выполнения шпуров (буровых отверстий) в подземных горных выработках и при строительстве туннелей. В корпусе известного бурильного молотка установлен с возможностью возвратно-поступательного движения ударный поршень, молоток имеет поворотный механизм, бурильную штангу с соединительным концом для его ввода в выполненный в виде втулки и расположенный в передней части бурильного молотка хвостовик, имеющий внутреннюю резьбу, соответствующую наружной резьбе бурильной штанги, а передняя часть бурильного молотка снабжена освобождающим захватом штанги.

Известное устройство имеет те же недостатки, что и указанные выше бурильные молотки.

В основу изобретения положена задача создать защищенный от внешнего загрязнения, работающий с максимальной мощностью, используемый для бурения отверстий и для установки анкеров бурильный молоток с бурильной штангой и ключом для установки анкеров.

Эта задача решается в соответствии с изобретением тем, что хвостовик выполнен в виде втулки с соответствующей внешней резьбе бурильной штанги внутренней резьбой и одновременно представляет собой герметизированную муфту для боковой промывки с каналом подвода воды и что передней части бурильного молотка придается поворотный рычаг с освобождающим захватом, соответствующим шестиграннику бурильной штанги, который установлен с возможностью поворота между щитком для перемещения направляющих бурильной штанги и бурильной штангой, а хвостовик оснащен герметизированной муфтой для боковой промывки с каналом подвода воды.

Выполненный в соответствии с поставленной целью хвостовик в виде втулки позволяет прежде всего работать с максимальной мощностью, так как при этой системе можно применять бурильные штанги с резьбой, за счет чего достигается прочное соединение хвостовика с бурильной штангой. Преимуществом является также то, что хвостовик одновременно является муфтой для боковой промывки, чем с достаточной надежностью достигается и обеспечивается то, что загрязнения не попадают в бурильный молоток, которые ранее приводили к описанным повреждениям. Благодаря этому бурильный молоток значительно реже выходит из строя и значительно сокращаются расходы на ремонт. Это особое и очень предпочтительное выполнение хвостовика является возможным также потому, что передняя часть бурильного молотка снабжается устройством освобождения бурильной штанги, которое можно как раз разместить в имеющемся тесном пространстве и которое установлено так, что только при освобождении бурильной штанги поворотный рычаг с освобождающим захватом подводится к шестиграннику, в то время как при обычной работе он просто откидывается так, что бурильная штанга работает свободно, т.е. может приводиться в движение и перемещаться туда и обратно. Особое выполнение поворотного рычага с освобождающим захватом и его расположение точно в области между щитком для перемещения направляющих бурильной штанги и бурильной штангой дает возможность создать надежно работающий, имеющий длительный срок службы бурильный молоток.

В соответствии с целевым выполнением изобретения предусмотрено, что поворотный рычаг с освобождающим захватом снабжен поворотным цилиндром с малым рабочим ходом. С помощью этого "малого" поворотного цилиндра с малым ходом обеспечивается возможность подводить поворотный рычаг с освобождающим захватом к шестиграннику анкерной штанги и затем снова отводить его и все это на малом отрезке пути. Это достигается, с одной стороны, специальным выполнением поворотного цилиндра, т.е. выполнением с малым ходом, и размещением на занимающем небольшое пространство поворотном рычаге.

Дальнейшее целенаправленное выполнение предусматривает, что выполненный как гидравлический цилиндр поворотный цилиндр имеет точку поворота, расположенную на удалении в несколько сантиметров от точки поворота поворотного рычага. За счет разноса, а именно разноса всего на несколько сантиметров между точкой поворота поворотного рычага и точкой поворота гидравлического цилиндра последний уже при совсем малом ходе обеспечивает необходимое перемещение поворотного рычага с освобождающим захватом. При соответствующем изобретению выполнении его необходимо выдвинуть лишь на несколько миллиметров до сантиметра, чтобы подвести поворотный рычаг с освобождающим захватом к бурильной штанге, соответственно втянуть, чтобы снова отвести поворотный рычаг с освобождающим захватом от анкерной штанги.

Беспроблемная передача усилий достигается тем, что поворотный цилиндр соединен поворотно с поворотным рычагом. Тем самым поворотный цилиндр, с одной стороны, закреплен в точке поворота, связанной с соответствующим перемещением всей части, и с другой стороны, на поворотном рычаге, который он может перемещать туда и обратно за счет выдвигания и втягивания.

До сих пор ничего не было сказано о том, какую функцию выполняет освобождающий захват, хотя из названия следует, что он представляет собой часть, которая прижимается к бурильной штанге, соответственно входит с ней в геометрическое зацепление, так что при вращении с помощью поворотного механизма бурильного молотка анкерная штанга остается зафиксированной и таким образом вывинчивается из хвостовика. Освобождающий захват должен, кроме того, самостоятельно выравнивать различия между отдельными бурильными штангами или между различными расположениями бурильных штанг, поэтому в соответствии с изобретением предусмотрено, что освобождающий захват на свободном поворотном конце поворотного рычага и соединен с ним поворотно с помощью пальца. Этот палец является, таким образом, поворотным шарниром, вокруг которого освобождающий захват может перемещаться туда и обратно внутри и независимо от поворотного рычага, чем всегда обеспечивается плотное прилегание освобождающего захвата к шестигранному профилю. Чтобы обеспечить поворот освобождающего захвата внутри поворотного рычага или в определенной степени вызвать его, освобождающий захват в области пальца должен иметь выступающее закругление, соответствующее отжимному выступу на внутренней стенке поворотного рычага. Благодаря этому дополнительно обеспечивается, что освобождающий захват прилегает к шестигранному профилю бурильной штанги, в то время как поворотный рычаг может находиться под другим углом. При этом также возможно, что выступ и соответственно закругление выполняется с различным радиусом, чтобы целенаправленно задавать или влиять на поворот освобождающего захвата.

Так как при длительной эксплуатации неизбежен износ освобождающего захвата, то целесообразно предусмотреть возможность перемещения пальца, вокруг которого поворачивается освобождающий захват, в отверстиях в поворотном рычаге и его замены. При этом, конечно, подразумевается прежде всего замена освобождающего захвата и менее самого пальца. Палец может обычно применяться для крепления нескольких освобождающих захватов, поскольку он сам по себе не подвергается износу. В освобождающем захвате, напротив, при каждом процессе освобождения и при каждом процессе закрепления сильно нагружается раскрыв, т.е. щечки, которые прилегают к шестиграннику, так что замена в конце концов неизбежна. Она проводится легко, так как необходимо только вытолкнуть палец, затем поставить новый освобождающий захват и снова закрепить его пальцем. При этом возможно также зафиксировать сам палец, чтобы он не освобождался во время работы.

Как уже указывалось выше, необходим адаптер или ключ для установки анкеров, чтобы с помощью бурильного молотка одновременно вставлять и вводить в подготовленное перед этим анкерное отверстие, соответственно в буровое отверстие, анкерную штангу. Для соединения этой детали с хвостовиком, согласно изобретению, изобретение предусматривает, что служащий для поворота бурильной штанги ключ установки анкеров снабжен внешней резьбой, соответствующей внутренней резьбе втулки. За счет этого ключ установки анкеров может быть преимущественным образом так закреплен на хвостовике бурильного молотка, что он при непредвиденном повороте не может упасть вниз и создать опасность для горняков. Во время установки анкера он прочно соединен через резьбу с хвостовиком и высвобождается из него только при повороте от поворотного механизма. Для установки ключа, установки анкеров, так же как и анкерной штанги, необходимо присутствие второго человека, однако, как следует из предшествующего описания, устройство, согласно изобретению, обеспечивает значительное облегчение труда, не говоря о других перечисленных преимуществах.

Устройство, согласно изобретению, может использоваться не только в новых бурильных молотках, но и в многочисленных уже используемых бурильных молотках. Это обеспечивается, согласно изобретению, тем, что поворотный рычаг с освобождающим захватом и поворотным цилиндром соединен разъемно через опорный щиток, уходящий вниз от корпуса бурильного молотка, с самим корпусом бурильного молотка. На этом опорном щитке, а именно на его свободном конце, закреплены поворотно как поворотный рычаг, так и поворотный цилиндр. Это дает возможность с помощью поворотного цилиндра так поворачивать вокруг поворотного шарнира поворотный рычаг, что по кратчайшему пути весь поворотный рычаг с освобождающим захватом подводится к бурильной штанге, соответственно отводится от нее.

При описании уровня техники среди прочего указывалось на то, что нагрузки на ударный поршень часто приводят к поломкам этой существенной части бурильного молотка, потому что грязь и осколки бурения могут попадать в бурильный молоток. Не менее неприятны и вредны повреждения на анкерной штанге, вызываемые ударяющимся ударным поршнем, что усугубляется тем, что ввиду необходимости введения в хвостовик бурильного молотка окончание штанги имеет значительно меньший диаметр, чем ударный поршень. При выполнении, согласно изобретению, в противоположность этому хвостовик выполнен в виде втулки, выходящей за пределы поворотного механизма и имеющей окончание штанги с приблизительно тем же диаметром, что и ударный поршень. Благодаря этому усилия с ударного поршня переносятся значительно лучше на окончание штанги и тем самым через хвостовик на бурильную штангу без значительной опасности повреждения при этом окончания штанги или ударного поршня.

Изобретение отличается в особенности тем, что между бурильным молотком и анкерной штангой устанавливается прочное соединение без возникновения опасности, что загрязнения проникают через хвостовик соответственно через переднюю часть бурильного молотка и приводят к повреждениям ударного поршня. Это достигается в особенности тем, что хвостовик выполняется одновременно как герметизирующая муфта для боковой промывки, так что в передней части достигается полная герметизация. За счет этого возможно применение также другой конструкции поворотного механизма и в особенности окончания штанги, обращенного к ударному поршню, что в свою очередь приводит к меньшим нагрузкам на окончание штанги и тем самым к более длительному сроку службы. Обусловленные особым выполнением в виде втулки, процессы освобождения и закрепления бурильной штанги в бурильном молотке облегчаются тем, что на передней части бурильного молотка расположен поворотный рычаг с освобождающим захватом, которые могут поворачиваться к бурильной штанге и снова от нее отводиться. Поворотный рычаг и освобождающий захват, а также относящийся к ним поворотный цилиндр выполнены так, что они могут быть точно расположены в узком пространстве между щитком для перемещения направляющих бурильной штанги и бурильной штангой. При этом они не только уменьшаются в этом пространстве, но могут так поворачиваться в этом пространстве, что на коротком отрезке поворота достигается твердое прилегание освобождающего захвата или отвод от анкерной или бурильной штанги. Описанное решение значительно способствует сокращению расходов на ремонт и времени простоя до экономически приемлемого уровня и, в конце концов, тому, что весь процесс бурения и установки анкеров происходит значительно точнее и быстрее, тем более что бурильный молоток или гидравлический двигатель могут работать на полную мощность.

Дальнейшие подробности и преимущества предмета изобретения приведены в ходе ниже последующего описания соответствующих чертежей, в которых показан предпочтительный вариант выполнения изобретения с необходимыми подробностями и составными частями.

На чертежах изображено:
фиг. 1 - вид сбоку на бурильный молоток в частичном разрезе;
фиг. 2 - вид спереди;
фиг. 3 - увеличенное изображение передней части бурильного молотка с хвостовиком.

Фиг. 1 показывает анкерный бурильный молоток 1 с предпочтительным выполнением устройства освобождения бурильной штанги, которое описывается ниже.

Корпус 2 бурильного молотка показан частично в разрезе, чтобы показать, что здесь бурильная штанга 3 не вводится в корпус бурильного молотка, а своим соединительным концом 5, имеющим наружную резьбу 6, может устанавливаться в хвостовик 9, выходящий из передней части бурильного молотка. Шестигранник 4 начинается на некотором расстоянии от схематично обозначенной внешней резьбы 6, при этом еще ниже описанное устройство освобождения бурильной штанги подводится к этому шестиграннику 4, чтобы зафиксировать его и тем самым всю бурильную штангу 3, если бурильная штанга 3, например, должна быть отсоединена от хвостовика 9 для того, чтобы насадить, например, адаптер для анкера.

В корпусе 2 молотка расположен поворотный механизм 6, с помощью которого может вращаться хвостовик 9 с его внутренней резьбой 10, а также прилегающая к нему муфта 11 для боковой промывки, которая обеспечивает полную герметизацию передней части 8 бурильного молотка от окружающего пространства. Благодаря этому осколки бурения и вода во время бурения даже вертикальных отверстий не могут попадать в эту часть, благодаря чему она имеет более длительный срок службы, в особенности потому, что изображенный здесь ударный поршень не подвергается внешним нагрузкам.

При отсоединении бурильной штанги 3, а также при навинчивании необходимо зафиксировать и удерживать бурильную штангу 3, чтобы затем можно было с помощью поворотного механизма 7 так вращать хвостовик 9, чтобы образовывалось резьбовое соединение. Для этого предусмотрен поворотный рычаг 14, который с его освобождающим захватом 15 так может перемещаться туда и обратно между щитком перемещения 16 для направляющих бурильной штанги 17 и бурильной штангой 3, что возможен нормальный режим работы без помех со стороны поворотного рычага 14, а с другой стороны, обеспечивается быстрое выполнение операций, если, например, необходимо вывинтить бурильную штангу 3 из хвостовика 9.

Процесс поворота осуществляется с помощью поворотного цилиндра 18, поворотная точка 19 которого находится на небольшом расстоянии от поворотной точки 20 поворотного рычага. Это показано особенно хорошо на фиг. 1, тем более что поворотный рычаг 14 с освобождающим захватом 15 показан в двух разных положениях поворота, а именно в двух конечных положениях. Уже из этого видно, что можно работать с относительно небольшими поворотными цилиндрами 18, что в свою очередь обеспечивает возможность применения таких устройств отсоединения бурильной штанги в таком тесном пространстве.

Освобождающий захват 15 должен в свою очередь поворачиваться относительно поворотного рычага 14, поэтому он расположен на конце 21 поворотного рычага 14 и может поворачиваться вокруг пальца 22.

Палец 22 в свою очередь может быть выдавлен из отверстий 27, чтобы обеспечить легкую замену подвергаемого износу освобождающего захвата 15 при возникновении износа.

Освобождающий захват 15 должен поворачиваться внутри поворотного рычага 14, а именно так, чтобы обеспечивать плотный захват шестигранника 4, как показано на фиг. 2. Для этого освобождающий захват 15 имеет утолщение 24 и внутренняя стенка 26 поворотного рычага 14 отжимной выступ 25. Благодаря этому происходит поворот, в особенности обхват шестигранника 4 бурильной штанги 3 квазиавтоматически, когда поворотный рычаг 14 и освобождающий захват 15 достигают или находятся непосредственно перед соответствующим конечным положением.

Все устройство отсоединения бурильной штанги, включающее поворотный рычаг 14, освобождающий захват 15 и поворотный цилиндр 18, съемно соединено с передней частью 8 бурильного молотка, для чего служит опорный щиток 29. На фиг. 2 отчетливо показано, что за счет всего двух болтов 28 все устройство отсоединения бурильных штанг закрепляется или соответственно снимается с корпуса 2 молотка.

Фиг. 3 показывает, наконец, часть хвостовика 9, вставленного в корпус 2 молотка, соответственно в переднюю часть 8 бурильного молотка. Здесь виден канал 31 подвода воды, по которому вода поступает во внутреннее сверление 32 бурильной штанги 3.

Все названные признаки, видимые также только на чертежах, рассматриваются по отдельности и в комбинации как существенные для изобретения.

Устройство для комбинированного сверления анкерных и взрывных отверстий, в частности установленный на лафете гидравлический бурильный молоток для изготовления буровых отверстий в подземных горных разработках и при строительстве туннелей, содержит совершающий в корпусе молотка возвратно-поступательное движение ударный поршень и поворотный механизм, а также бурильную штангу с соединительным концом, который может вводиться в хвостовик передней части бурильного молотка, хвостовик выполнен в виде втулки с соответствующей наружной резьбе бурильной штанги внутренней резьбой и одновременно оснащен герметизированной муфтой для боковой промывки с каналом подвода воды. Передняя часть бурильного молотка снабжена поворотным рычагом с согласованным с шестигранником бурильной штанги освобождающим захватом, расположенным с возможностью поворота между щитком перемещения для направляющих бурильной штанги и бурильной штангой. Изобретение обеспечивает повышение надежности в работе бурильного молотка. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для комбинированного сверления анкерных и взрывных отверстий, в частности установленный на лафете гидравлический бурильный молоток для выполнения шпуров в подземных горных выработках и при строительстве туннелей, содержащий установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения ударный поршень и поворотный механизм, бурильную штангу с соединительным концом для его ввода в выполненный в виде втулки и расположенный в передней части бурильного молотка хвостовик, имеющий внутреннюю резьбу, соответствующую наружной резьбе бурильной штанги, причем передняя часть бурильного молотка снабжена освобождающим захватом штанги, отличающееся тем, что устройство снабжено расположенным с возможностью поворота между щитком перемещения для направляющих бурильной штанги и бурильной штангой поворотным рычагом с согласованным с шестигранником бурильной штанги освобождающим захватом, а хвостовик оснащен герметизированной муфтой для боковой промывки с каналом подвода воды. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный рычаг с освобождающим захватом снабжен поворотным цилиндром с малой длиной хода. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выполненный в виде гидравлического цилиндра поворотный цилиндр имеет точку поворота, расположенную на расстоянии нескольких сантиметров от точки поворота поворотного рычага. 4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что поворотный цилиндр соединен поворотно с поворотным рычагом. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что освобождающий захват расположен на свободном поворотном конце поворотного рычага и соединен с ним с возможностью поворота вокруг пальца. 6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что освобождающий захват в области пальца имеет утолщение, которое соотносится с отжимным выступом на внутренней стенке поворотного рычага. 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что палец, вокруг которого поворачивается освобождающий захват, расположен с возможностью перемещения в отверстиях в поворотном рычаге с возможностью перемещения и замены. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что служащий для вращения бурильной штанги ключ установки анкера имеет внешнюю резьбу, соответствующую внутренней резьбе втулки. 9. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что поворотный рычаг с освобождающим зажимом и поворотным цилиндром соединен через выступающий из корпуса молотка опорный щиток разъемно с корпусом молотка. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполненный в виде втулки хвостовик заходит за поворотный механизм и имеет конец штанги, диаметр которого приблизительно равен диаметру ударного поршня.