Машина для заряжания скважин Российский патент 2004 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для приготовления на местах ведения взрывных работ взрывчатых веществ типа АС-ДТ, заряжания ими скважин, а также заряжания скважин взрывчатыми веществами заводского производства, допущенными Госгортехнадзором России для механизированного заряжания.

Известна машина для заряжания скважин взрывчатыми веществами, состоящая из транспортной базы, двухсекционного бункера сухих компонентов взрывчатого вещества, двух продольных подающих шнеков, питателя и гидросистемы (1). Машина обеспечивает получение взрывчатых смесей типа зерногранулита в любых соотношениях входящих в состав взрывчатого вещества компонентов и заряжания ими скважин на карьерах.

Недостатком указанной машины являются ограниченные функциональные возможности, а именно приготовление взрывчатых смесей, состоящих из одних сухих компонентов.

Известна зарядная машина, включающая установленный на самоходном шасси бункер для сыпучего компонента с днищем, выполненным в виде конвейера, установленный в нижней части бункера над его днищем вал с двумя диаметрально противоположными лопастями, дозатор, бак для жидкого компонента и гидросистема с форсункой (2). Эта машина обеспечивает приготовление на местах производства взрывных работ одного из простейших взрывчатых веществ - игданита и заряжания им взрывных скважин.

К недостаткам машины следует отнести низкую надежность системы выдачи аммиачной селитры из бункера, выполненной в виде ленточного конвейера и вала над ним. Кроме того, машина не может обеспечить достаточно высокую производительность при заряжании, так как процесс приготовления взрывчатого вещества носит циклический характер.

Известна зарядная машина, включающая бункер для сухого и бак для жидких компонентов взрывчатого вещества, дозаторы этих компонентов, систему подачи сжатого воздуха в дозатор жидкого компонента (3). По мнению авторов этой машины за счет принудительной подачи жидкого компонента взрывчатого вещества увеличена надежность ее работы. Однако ей, как и всем машинам цикличного действия, имеющим дозаторы дизтоплива и аммиачной селитры, присущи ограниченные функциональные возможности и некоторые нужные технические характеристики.

Наиболее близкой к заявляемой машине по технической сущности и достигаемому результату следует отнести машину зарядную МЗ-3Б. Данная машина включает установленные на транспортной базе бункер для взрывчатых веществ заводского приготовления или сухих компонентов взрывчатых веществ, продольный и выдвижной питатели, баки для жидкого компонента взрывчатых веществ, систему подачи жидкого компонента и гидросистему привода рабочих органов (4).

Машина осуществляет заряжание скважин как игданитом, приготовляемым в процессе заряжания, так и взрывчатыми веществами заводского производства, допущенными надзором для механизированного заряжания. За счет непрерывного цикла приготовления взрывчатого вещества типа АС-ДТ и непрерывного процесса поступления приготовленного взрывчатого вещества в скважину обеспечивается достаточно высокая производительность машины и ее надежность за счет использования шнековых питателей.

Указанной машине присущи следующие недостатки. Однонасосная гидросистема привода рабочих органов машины требует использования для согласования работы рабочих органов дополнительных элементов регулирования, что отрицательно сказывается на ее эксплуатационной надежности и затрудняет работу обслуживающего персонала. Конструкция бункера и баков для жидких компонентов, их размещение на транспортной базе обуславливают относительно высокое расположение центра тяжести машины, что отрицательно сказывается на устойчивости машины при ее перемещении по карьеру и особенно на заряжаемом блоке.

Технологии заряжания с использованием воды или других жидкостей кроме дизтоплива в любое время года невозможно применить из-за замерзания жидких компонентов при отрицательных температурах окружающего воздуха. Достаточно трудоемка технология изготовления продольного питателя, имеющего отдельный корпус.

Исходя из указанных недостатков, изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей машины и улучшения ее технических характеристик.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в использовании в качестве жидкого компонента взрывчатого вещества более широкого диапазона неморозостойких жидкостей, обеспечивающих получение взрывчатых веществ с различными заданными параметрами, возможность реализации разнообразных технологий заряжания, снижении центра тяжести машины, что обеспечивает более высокие показатели устойчивости машины при ее перемещении по заряжаемым блокам, упрощения технологии сборки машины и улучшения условий ее эксплуатации.

Указанный технический результат получают за счет того, что в известной машине для заряжания скважин, содержащей транспортную базу, бункер для взрывчатых веществ заводского производства или сухих компонентов взрывчатых веществ, продольный и выдвижной питатели, бак для жидкого компонента, систему подачи жидкого компонента и гидросистему привода рабочих органов машины, продольный и выдвижной питатели снабжены индивидуальными гидроприводами, включающими насос, гидромотор и гидроаппаратуру, а все насосы указанных гидроприводов, включая насос системы подачи жидкого компонента, установлены с возможностью вращения их валов с определенным соотношением чисел оборотов от одной раздаточной коробки, кинематически связанной с коробкой отбора мощности транспортной базы, корпус продольного питателя выполнен в виде конструктивного элемента нижней части бункера для взрывчатых веществ заводского производства или сухих компонентов взрывчатых веществ, а баки для жидкого компонента выполнены в виде установленных по бокам бункера удлиненных цилиндрических емкостей, максимально приближены к лонжеронам транспортной базы и снабжены теплоизоляционным кожухом.

Выполнение гидросистемы привода рабочих органов машины в виде индивидуальных гидроприводов, насосы которых установлены с возможностью вращения их валов с определенным соотношением чисел оборотов от одной раздаточной коробки, кинематически связанной с коробкой отбора мощности транспортной базы, исключает включение в гидросистему дополнительных элементов регулирования, т.е. упрощает систему, следовательно, повышает надежность работы машины и упрощает ее эксплуатацию. Выполнение корпуса продольного питателя в виде конструктивного элемента нижней части бункера упрощает технологический процесс сборки машины, повышает жесткость конструкции бункера, следовательно, снижает затраты на изготовление машины, что отражается на цене машины, а следовательно, на повышении ее конкурентности на рынке.

Выполнение баков для жидкого компонента в виде установленных по бокам бункера удлиненных цилиндрических емкостей, максимально приближенных к лонжеронам транспортной базы, понижает центр тяжести машины, следовательно, машина будет более устойчивой при перемещении по карьеру. Теплоизоляционный кожух баков позволяет в течение всего года использовать при приготовлении взрывчатого вещества более широкий диапазон жидкостей (вода, загущенный раствор КМЦ и т.д.), обеспечивая расширение функциональных возможностей машины, т.е. приготовлять взрывчатые вещества, имеющие более широкий диапазон энергетических характеристик. Кроме того, можно реализовать более широкий спектр технологий заряжания, в частности повысить надежность формирования скважинных зарядов из неводоустойчивых взрывчатых веществ, размещаемых в полиэтиленовые рукава.

Принципиальная схема машины для заряжания скважин, а также схемы ее отдельных узлов и рабочих органов представлены на чертежах. На фиг.1 изображен внешний вид заявляемой машины; на фиг.2 - внешний вид машины по стрелке А фиг. 1; на фиг. 3 представлена схема бункера для взрывчатых веществ заводского производства или сухих компонентов взрывчатых веществ и схема продольного питателя; на фиг. 4 изображен вид бункера с продольным питателем по стрелке А фиг. 3; на фиг. 5 представлена конструктивная схема баков для жидких компонентов, их крепление к бункеру и положение относительно лонжеронов транспортной базы; на фиг. 6 изображена принципиальная схема гидросистемы привода рабочих органов машины; на фиг. 7 изображено размещение насосов индивидуальных гидроприводов на корпусе раздаточной коробки; на фиг. 8 изображен разрез по А-А фиг. 7; на фиг. 9 а) и б) представлена схема выдвижного питателя; на фиг. 10 изображена схема подачи жидкого компонента.

Машина для заряжания скважин (фиг. 1, 2) представляет собой установленные на транспортной базе 1 (например, шасси КрАЗ-65101) бункер 2 для взрывчатых веществ заводского приготовления или сухих компонентов взрывчатых веществ, баки 3 для жидкого компонента взрывчатых веществ и имеет следующие рабочие органы: продольный питатель 4, выдвижной питатель 5, гидроцилиндр 6 перевода выдвижного питателя 5 из транспортного положения в рабочее и обратно, центробежный насос 7 для перекачки жидкого компонента из боков 3 в выдвижной питатель 5 и клапан 8 отключения подачи жидкого компонента с остановкой продольного питателя 4.

Бункер 2 (фиг. 3, 4) машины представляет собой сварную металлоконструкцию, выполненную из листов нержавеющей стали, имеющих ребра жесткости (бункер прототипа выполнен из листов, не имеющих ребра жесткости), что увеличивает жесткость бункера. В верхней части бункера 2 выполнены загрузочные люки 9 с предохранительными сетками (не показаны), а конструктивный элемент нижней части бункера 2 выполнен в виде желоба и представляет собой корпус 10 продольного питателя 4. Для увеличения жесткости бункера 2 его верхняя часть (крыша) выполнена в виде плоской поверхности, жестко связанной с боковыми поверхностями бункера, в которой выполнены указанные выше люки 9. Бункер 2 закреплен на лонжеронах 11 транспортной базы 1 шарнирными опорами 12 и имеет в задней части кронштейны 13 для крепления выдвижного питателя 5 (фиг.2).

Баки 3 (фиг. 5) для жидкого компонента взрывчатых веществ выполнены в виде установленных по бокам бункера 2 удлиненных цилиндрических емкостей 14. Каждый бак покрыт теплоизоляционным кожухом 15 и снабжен внутри перегородками 16. Крепление баков 3 к бункеру 2 выполнено из условия максимального их приближения к лонжеронам 11 транспортной базы 1.

Для привода рабочих органов машины (позиции 4, 5, 6, 7) предназначена гидросистема (фиг. 6), состоящая из трех индивидуальных гидроприводов.

Индивидуальный гидропривод 17 продольного питателя 4 включает насос 18, гидромотор 19 и гидроаппаратуру, в состав которой входят гидроклапан предохранительный 20, гидрораспределитель 21, клапан 8 отключения подачи жидкого компонента с остановкой продольного питателя 4.

Индивидуальный гидропривод 22 выдвижного питателя 5 включает насос 23, гидромотор 24 и гидроаппаратуру, в состав которой входят предохранительный клапан 25, гидрораспределители 26 и 27 для включения соответственно гидромотора 24 и гидроцилиндра 6 привода выдвижного питателя 5 из транспортного положения в рабочее и обратно.

Индивидуальный гидропривод 28 центробежного насоса 7 для перекачки жидкого компонента включает насос 29, гидромотор 30 и гидроаппаратуру, в состав которой входят предохранительный клапан 31 и гидрораспределитель 32. Гидросистема имеет гидробак 33 и линейный фильтр 34.

Насосы 18, 23 и 29 индивидуальных гидроприводов 17, 22 и 28 установлены с возможностью вращения их валов с определенным соотношением чисел оборотов от одной раздаточной коробки 35, кинематически связанной с коробкой 36 отбора мощности транспортной базы 1 (фиг. 7, 8).

Раздаточная коробка 35 состоит из сварного корпуса 37 с крышкой 38, закрепленного на коробке 36 отбора мощности, трех валов-шестерен 39, закрепленных в подшипниковых опорах корпуса 37, и шестерни 40, закрепленной на выходном валу 41 коробки 36 отбора мощности. Валы-шестерни 39 соединены с валами насосов 18, 23 и 29. Продольный питатель 4 (фиг. 3) состоит из корпуса 10, являющегося конструктивным элементом нижней части бункера 2, в котором расположен винт 42 с подшипниковыми опорами 43 и 44, планетарного редуктора 45 и гидромотора 19.

Выдвижной питатель 5 (фиг. 9) состоит из корпуса 46, в котором расположен винт 47 с подшипниковыми опорами 48, планетарного редуктора 49, гидромотора 24 и разгрузочной горловины 50. Корпус 46 выдвижного питателя 5 имеет ролики 51, на которых он с помощью гидроцилиндра 6 может перемещаться по направляющим швеллерам 52.

Система подачи жидкого компонента (фиг. 10) включает баки 3 для жидких компонентов, центробежный насос 7, краны шаровые 53, кран шаровой регулируемый 54, датчик потока жидкости 55 и трубопроводы 56.

Машина для заряжания скважин предназначена для приготовления и транспортирования взрывчатых веществ типа АС-ДТ и заряжания ими скважин на карьерах, заряжания скважин гранулированными взрывчатыми веществами заводского производства, допущенными Госгортехнадзором России для механизированного заряжания.

Рассмотрим работу машины в режиме изготовления взрывчатых веществ типа АС-ДТ и заряжания ими скважин. На стационарном пункте через люки 9 производят загрузку бункера 2 аммиачной селитрой, а баки 3 жидкого компонента заполняют дизельным топливом. На месте ведения взрывных работ машину устанавливают около заряжаемых скважин, гидроцилиндром 6 переводят выдвижной питатель 5 из транспортного положения в рабочее с таким расчетом, чтобы разгрузочная горловина 50 располагалась над устьем заряжаемой скважины. При этом ролики 51 корпуса 46 выдвижного питателя 5 перемещаются по направляющим швеллерам 52.

Включение в работу и отключение рабочих органов машины производится в режиме ручного или автоматического управления. Пульт управления размещен на панели кабины транспортной базы 1. Включают коробку 36 отбора мощности транспортной базы 1. Вращение выходного вала 41 коробки 36 передается шестерне 40 раздаточной коробки 35 и далее на валы-шестерни 39, которые соединены с валами насосов 18, 23, 29 индивидуальных гидроприводов 17, 22, 28, соответственно, продольного питателя 4, выдвижного питателя 5 и центробежного насоса 7 системы подачи жидкого компонента. Соотношение передаточных чисел пар валов-шестерен 39 и шестерни 40 выбрано таким образом, что при любых заданных оборотах выходного вала 41 коробки 36 обеспечивает определенное соотношение чисел оборотов валов насосов индивидуальных гидроприводов, а следовательно, и рабочих органов машины. Дополнительной регулировки гидроаппаратурой не требуется, что значительно упрощает эксплуатацию машины и повышает надежность ее работы.

Насосы 18, 23, 29 подают масло к гидромоторам 19, 24, 30 при включении соответствующих гидрораспределителей 21, 26, 27, 32.

Включением гидрораспределителя 27 выдвижной питатель 5 гидроцилиндром 6 переводят из транспортного положения в рабочее, при этом разгрузочную горловину 50 располагают над устьем заряжаемой скважины. Включением гидрораспределителей 21 и 26 запускают гидромоторы 19 и 24. Вращение валов этих гидромоторов через планетарные редукторы 45 и 49 передается винту 42 продольного питателя 4 и винту 47 выдвижного питателя. Вращаясь, винт 42 продольного питателя 4 транспортирует аммиачную селитру, поступающую из бункера 2, в выдвижной питатель 5, винт 47 которого, вращаясь, транспортирует ее к разгрузочной горловине 50, а через нее - в скважину. Одновременно с этим гидрораспределителем 32 запускают гидромотор 30 центробежного насоса 7 системы подачи жидкого компонента и дизельное топливо из баков 3 через шаровые краны 53 и шаровой регулируемый кран 54 поступает через форсунку в выдвижной питатель 5. Заданное процентное содержание дизельного топлива в аммиачной селитре регулируют с помощью шарового регулируемого крана 54.

После подачи в скважину расчетного количества смеси аммиачной селитры с дизельным топливом производят отключение рабочих органов и перемещают машину на следующую скважину и повторяют изложенный выше процесс приготовления взрывчатого вещества типа АС-ДТ и заряжания им скважины.

Рассмотрим работу машины в режиме заряжания скважин гранулированными взрывчатыми веществами заводского приготовления. На пункте загрузки бункер 2 машины заполняют взрывчатым веществом и направляют машину к месту ведения взрывных работ. На взрываемом блоке, не допуская завала скважины и наезда на детонирующий шнур, устанавливают машину таким образом, чтобы скважина оказалась напротив выдвижного питателя 5 на расстоянии не более 500 мм. Включением индивидуального гидропривода 22, гидрораспределителя 27 переводят питатель 5 в рабочее положение, размещая разгрузочную горловину 50 над устьем заряжаемой скважины. Запускают гидромоторы продольного 4 и выдвижного 5 питателей, установив на пульте управления в кабине транспортной базы 1 необходимое количество оборотов винтов 42 и 47 питателей, соответствующих расчетной величине скважинного заряда (в ручном или автоматическом режиме). При заряжании последующих скважин все операции повторяются вновь, при этом суммирующий счетчик пульта управления показывает общее количество заряженного в скважины взрывчатого вещества.

Как известно, введение в скважинный заряд до 10-15% от его массы воды увеличивает плотность взрывчатого вещества, скорость его детонации, т.е. повышает его энергетические характеристики. Заявляемая машина может обеспечить формирование таких скважинных зарядов в любое время года за счет того, что баки 3 системы подачи жидкого компонента снабжены теплоизоляционным кожухом 15 и представляют собой термостат, обеспечивающий подвижность воды или иного неморозостойкого жидкого компонента при отрицательных температурах окружающего воздуха. В этом случае баки 3 заполняют водой, которую системой подачи жидкого компонента подают аналогично дизельному топливу при приготовлении взрывчатого вещества типа АС-ДТ в процессе заряжания в выдвижной питатель 5.

Машиной можно вести заряжание обводненных скважин такими взрывчатыми веществами как граммонит 79-21, гранулиты АС-8, АС-4 с добавкой в них загущенного водного раствора на основе КМЦ, размещая скважинный заряд в тонкостенную полиэтиленовую оболочку. В этом случае баки 3 системы подачи жидкого компонента заполняют загущенным водным раствором на основе КМЦ, а бункер 2 - указанными выше взрывчатыми веществами заводского приготовления. Преимущество указанной технологии заряжания обводненных скважин состоит в более надежной изоляции скважинного заряда, помещенного в полиэтиленовый рукав, от попадания в заряд сверхнормативного количества воды и, как следствие, вымывания аммиачной селитры. Дело в том, что при опускании оболочки в скважину в процессе заполнения ее взрывчатым веществом возможны порывы оболочки - при ее контакте со стенками скважины. Загущенный раствор на основе КМЦ способствует изоляции мест порыва и не допускает попадания сверхнормативного количества воды в тело заряда. Данная технология заряжания может быть использована и в зимнее время благодаря заявляемой конструкции баков системы подачи жидких компонентов.

Таким образом, заявляемая машина для заряжания скважин за счет упрощения управляемости ее рабочими органами, снабженными индивидуальными гидроприводами, расширения диапазона использования жидких компонентов позволяет получать взрывчатые вещества с различными заданными параметрами и использовать различные технологии заряжания за счет повышения жесткости бункера для сухих компонентов взрывчатых веществ и понижения центра тяжести, установленного на транспортной базе оборудования, расширить ее функциональные возможности и улучшить технические характеристики.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на изобретение

1. Авт. свид. СССР № 393453, Е 21 С 37/00, заявлено 27.12.1971, опубликовано 10.08.1973 г.

2. Авт. свид. СССР № 1072554, Е 21 С 37/00, заявлено 05.07.1982 г.

3. Авт. свид. СССР № 1540430, F 42 D 3/00, заявлено 31.05.1988 г.

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для приготовления на местах ведения взрывных работ взрывчатых веществ типа АС-ДТ, заряжания ими скважин, а также заряжания скважин взрывчатыми веществами заводского производства, допущенными Госгортехнадзором России для механического заряжания. Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей зарядных машин и улучшения их технических характеристик. Машина содержит транспортную базу, бункер для сухих компонентов взрывчатых веществ, баки для жидких компонентов, продольный и выдвижной питатели, систему подачи жидкого компонента, гидросистему привода рабочих органов. Оригинальными узлами машины, расширяющими ее функциональные возможности и улучшающими технические характеристики, являются: многонасосный гидропривод, обеспечивающий каждый рабочий орган отдельно, конструкция корпуса продольного питателя, конструкция баков для жидкого компонента. 10 ил.

Машина для заряжания скважин, содержащая транспортную базу, бункер для взрывчатых веществ заводского производства или сухих компонентов взрывчатых веществ, продольный и выдвижной питатели, бак для жидкого компонента, систему подачи жидкого компонента и гидросистему привода рабочих органов машины, отличающаяся тем, что продольный и выдвижной питатели снабжены индивидуальными гидроприводами, включающими насос, гидромотор и гидроаппаратуру, а все насосы указанных гидроприводов, включая насос системы подачи жидкого компонента, установлены с возможностью вращения их валов с определенным соотношением чисел оборотов от одной раздаточной коробки, кинематически связанной с коробкой отбора мощности транспортной базы, корпус продольного питателя выполнен в виде конструктивного элемента нижней части бункера для взрывчатых веществ заводского приготовления или сухих компонентов взрывчатых веществ, а баки для жидкого компонента выполнены в виде установленных по бокам бункера удлиненных цилиндрических емкостей, максимально приближены к лонжеронам транспортной базы и снабжены теплоизоляционным кожухом.