БУРОВОЙ СТАНОК Российский патент 2007 года по МПК E21B3/00 E21B19/84 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для бурения шпуров при проходке и креплении горных выработок.

Известен буровой станок, содержащий направляющую колонку, установленный на ней подвижно в продольном направлении вращатель с приводом подачи, включающим ведущий барабан, на который наматывается канат, конец которого соединен с корпусом колонки, и механизм расцепления кинематической связи каната с приводом подачи [1].

Недостатки известного устройства заключаются в следующем:

1. Вследствие того что рукоятка управления механизмом расцепления подачи находится на вращателе (горное сверло ЭРП 18Д-2М), для возврата последнего после бурения вниз необходимо достать рукой до рукояти, что не всегда просто из-за большой высоты выработки.

2. В процессе бурения при намотке каната на барабан «внавал» произвольно меняется радиус навивки, а значит произвольно изменяется и скорость подачи, что приводит к нарушению режима бурения и поломке бурового инструмента.

Наиболее близким техническим решением является буровой станок, содержащий установленный подвижно на направляющей раме вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения и охватывающий его гибкий элемент, соединенный с натяжным устройством [2].

Средства бурения, выполненные на принципе этого технического решения имеют небольшую массу и габариты, удобны в управлении и обеспечивают большую скорость обратного хода вращателя вниз под действием собственного веса.

Наряду с отмеченными достоинствами существенным недостатком указанных средств бурения является отсутствие механизированного принудительного хода вращателя назад (в исходное положение), что затрудняет, например, извлечение буровой штанги из шпура при ее случайном заклинивании или возвращение вращателя назад при бурении горизонтальных и нисходящих шпуров. Это значительно снижает эффективность буровых работ.

Целью изобретения является повышение эффективности буровых работ путем обеспечения принудительного отхода вращателя после бурения назад, в исходное положение.

Поставленная цель достигается тем, что гибкий элемент выполнен в виде охватывающих шкив трения рабочей и холостой нитей, шкив трения выполнен с участками различного диаметра, при этом рабочая нить огибает участок шкива трения по малому диаметру в одном направлении навивки, а холостая нить огибает участок шкива трения с большим диаметром в противоположном направлении, одни из концов рабочей и холостой нитей закреплены на раме, а другие соединены с натяжным устройством с возможностью их попеременного натяжения, причем натяжное устройство может быть выполнено в виде шарнирно установленного рычага, свободные концы нитей при этом закреплены в расположенных по разные стороны от оси поворота узлах рычага, а станок может быть снабжен активатором обратного хода.

В отличие от известных в рекомендуемой конструкции бурового станка возврат вращателя в исходное положение происходит не под действием собственного веса (при бурении вверх), а осуществляется принудительно при помощи механизма подачи. Это обеспечивает эффективное бурение шпуров любого направления и облегчает извлечение буровой штанги из шпура при ее заклинивании.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема бурового станка.

Буровой станок включает направляющую раму 1, установленный на ней подвижно вращатель 2 с приводом подачи. В шпинделе вращателя 2 установлена буровая штанга 3, поддерживаемая люнетом 4. Привод подачи включает шкив трения 6 и охватывающие его в противоположных направлениях рабочую 7 и холостую 8 нити (троса), левые концы которых (согласно чертежу) закреплены на раме 1, а правые соединены с натяжным устройством. В виде одного из возможных разнообразных вариантов регулируемого натяжного устройства представлен наиболее наглядный вариант с рычагом 5, шарнирно установленным на оси О. В расположенных по разные стороны от оси поворота узлах Р и X закреплены свободные концы рабочей 7 и холостой 8 нитей. Причем рабочая нить 7 огибает участок шкива трения 6 по малому диаметру d в одном направлении навивки, а холостая нить 8 огибает участок с большим диаметром D, но в противоположном направлении. С целью ускорения холостого хода вращателя на раме 1 может быть установлен пружинный аккумулятор 9, работающий на сжатие, а на корпусе вращателя установлен входящий в контакт со штоком аккумулятора упор 10. Через их контакт происходит сжатие пружины аккумулятора и возникает усилие, стремящееся сместить вращатель назад (вправо согласно чертежу). Это один из возможных вариантов активатора обратного хода вращателя.

Принцип действия и порядок работы заключаются в следующем. Станок ориентируют на ось предполагаемого шпура. Рукоятка 5 находится в нейтральном положении, при котором натяжка обоих нитей 7 и 8 отсутствует. Включением вращателя 2 приводится во вращение шпиндель с буровой штангой 3 и шкив трения 6. Вследствие того, что нити ослаблены, вращение шкива трения 6 происходит вхолостую, без перемотки нитей. Вращатель стоит на месте и бурения не происходит. Для включения подачи оператор нажимает рукоятку 5 вниз (по стрелке согласно чертежу), вследствие чего она, поворачиваясь вокруг оси О, натягивает рабочую нить 7 и одновременно ослабляет холостую нить 8. Шкив трения 6 начинает перематывать рабочую нить 7 через себя, чем осуществляется подача вращателя с буровой штангой и осуществляется процесс бурения. По окончании бурения шпура, когда вращатель доходит до крайнего левого положения, оператор переводит рукоятку 5 вверх, которая поворачиваясь вокруг оси О, ослабляет рабочую нить 7 и одновременно натягивает холостую нить 8. Шкив трения 6 начинает перематывать холостую нить 8 через себя, и вращатель 2 с буровой штангой 3 перемещается вправо, в исходное положение. При этом соотношение рабочей и холостой скоростей подачи пропорционально соотношению диаметров d и D навивки рабочей и холостой нитей. Срабатывание активатора обратного хода происходит следующим образом. При перемещении вращателя в процессе бурения (влево согласно чертежу) посредством нажатия упора 10 на шток аккумулятора 9 происходит сжатие пружины, т.е. зарядка аккумулятора. В процессе поворота рукоятки 5 натяжение рабочей нити 7 ослабляется. В течение некоторого периода обе нити остаются ослабленными - они не удерживают вращатель. В этот момент усилием сжатой пружины аккумулятора через шток и упор 10 вращатель отталкивается назад (вправо согласно чертежу). Скорость и расстояние, пройденное при этом вращателем, зависят от параметров аккумулятора. По окончании перемещения вращателя от воздействия аккумулятора дальнейшим поворотом рукоятки 5 натягивается холостая нить 8, которая входит в контакт со шкивом трения 6. Оставшийся отрезок полного хода автоподатчика вращатель проходит посредством вращения шкива трения 6.

Сравнение рекомендуемого бурового станка с базовым объектом, а именно, с используемыми в настоящее время бурильными машинами типа БУ-1 с винтовой подачей, показывает, что применение рекомендуемой и принципиальной схемы значительно упрощает конструкцию, снижает трудоемкость ее изготовления и обеспечивает возможность создания на ее основе эффективных бурильных машин нового поколения.

Источники информации

1. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г.

Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник - М.: Недра, 1989 г. - с.480-481.

2. RU 2256761, кл. Е21В 3/00, E21B 19/084, 20.07.2005, бюл. №20.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым станкам для бурения шпуров при проходке и креплении горных выработок. Станок содержит установленный подвижно на направляющей раме вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения и охватывающий его гибкий элемент, соединенный с натяжным устройством. Гибкий элемент выполнен в виде охватывающих шкив трения рабочей и холостой нитей, а шкив трения выполнен с участками различного диаметра, при этом рабочая нить огибает участок шкива трения по малому диаметру в одном направлении навивки, а холостая нить огибает участок шкива трения с большим диаметром в противоположном направлении, причем одни из концов рабочей и холостой нитей закреплены на раме, а другие связаны с натяжным устройством с возможностью их попеременного натяжения. Обеспечивает повышение эффективности буровых работ путем обеспечения принудительного отхода вращателя после бурения назад, в исходное положение. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Буровой станок, содержащий установленный подвижно на направляющей раме вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения и охватывающий его гибкий элемент, соединенный с натяжным устройством, отличающийся тем, что гибкий элемент выполнен в виде охватывающих шкив трения рабочей и холостой нитей, а шкив трения выполнен с участками различного диаметра, при этом рабочая нить огибает участок шкива трения по малому диаметру в одном направлении навивки, а холостая нить огибает участок шкива трения с большим диаметром в противоположном направлении, причем одни из концов рабочей и холостой нитей закреплены на раме, а другие соединены с натяжным устройством с возможностью их попеременного натяжения.2. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что натяжное устройство выполнено в виде шарнирно установленного рычага, при этом свободные концы нитей закреплены в расположенных по разные стороны от оси поворота узлах рычага.3. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен активатором обратного хода.