БУРОВОЙ СТАНОК Российский патент 2010 года по МПК E21B1/00 E21B3/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях.

Известен буровой станок [1], включающий распорно-поворотный механизм, лебедку для установки станка на ось бурения, механизм подачи и вращатель. Существенным недостатком этого бурового станка является то, что поворотный механизм выполнен одношарнирным и не позволяет с одной установки распорной колонки бурить скважины в различных направлениях. Кроме того, установка станка на ось бурения (поворот в шарнире) осуществляется с помощью лебедки, имеющей в своем составе гибкий орган - трос, что увеличивает риск травмоопасности, особенно при установке станка (бурового органа) в положение, необходимое для бурения вертикальных скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровой станок для ударно-вращательного бурения скважин в подземных условиях [2], включающий распорную колонку, установленный на ней с помощью двухшарнирного установочного приспособления станок, включающий механизм подачи, подвижный патрон (вращатель) и неподвижный (штангодержатель), лебедку для монтажа станка и установки его на ось бурения, пульт управления, а также буровой инструмент в виде погружного пневмоударника и буровой коронки.

Существенным недостатком этого бурового станка является его неудобный монтаж в горной выработке и то, что установка бурового органа (станка) на ось бурения осуществляется с помощью ручной лебедки, при этом поворот станка, установленного на колонке с помощью двухшарнирного установочного приспособления, выполняется при ослаблении затяжки хомутов, что является травмоопасной операцией, так как масса станка удерживается на гибком рабочем органе (тросе) и существует риск опрокидывания станка, особенно при повороте его на ось бурения под большим углом (вертикальная скважина). Кроме того, сама операция поворота на ось бурения недостаточно механизирована.

Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение указанного недостатка путем применения в конструкции бурового станка поворотного устройства, оснащенного приводящимся в действие мускульной силой человека редуктором с большим передаточным отношением, что делает редуктор самотормозящим. Причем, после установки станка на ось бурения, выходной вал редуктора, на котором закреплен станок, фиксируется направляющим полухомутом для предотвращения воздействия на редуктор реактивного момента от осевого усилия, создаваемого механизмом подачи при бурении. Выходной вал редуктора выполнен разъемным.

Поставленная задача достигается тем, что в буровом станке использовано поворотное устройство, установленное на распорной колонке, выполненное в виде приводящегося в действие мускульной силой человека редуктора с большим передаточным отношением, обеспечивающим его самоторможение, а выходной вал редуктора, к которому крепится станок, свободно вращается в отверстии, образованном направляющими полухомутами и лафетом, и фиксируется одним из направляющих полухомутов во время выполнения операции по бурению скважины, причем редуктор и данный направляющий полухомут крепятся на лафете крепежными элементами, выполненными в виде болтов. Выходной вал редуктора выполнен из двух кинематически связанных частей, что позволяет разобрать данное поворотное устройство для удобства транспортировки.

Указанная совокупность признаков позволяет исключить риск опрокидывания станка при установке его на ось бурения, особенно под большим углом (вертикальные скважины), механизировать сам процесс его установки и упростить транспортировку станка по горным выработкам.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами, где: на фиг.1 показан буровой станок во время бурения (вид с боку); на фиг.2 показано поворотное устройство по сечению А-А на фиг.1.

Буровой станок (фиг.1) включает распорную колонку 1, поворотное устройство 2 для установки станка на ось бурения, саму раму 3, которая включает в себя вращатель 4, штангодержатель 5, механизм подачи 6, пульт управления 7, буровой инструмент (погружной пневмоударник с коронкой) 8 и буровые штанги 9. Поворотное устройство приводится в действие мускульной силой человека, воздействующей на рукоятку 10. Поворотное устройство (фиг.2) включает в себя лафет 11, редуктор 13, проушины 14 которого крепятся к лафету 11, выходной вал 15, к которому крепится рама 3. Выходной вал 15 крепится к лафету 11 с помощью направляющих полухомутов 16 и 17. В отверстии, образованном направляющим полухомутом 16 и лафетом 11, выходной вал 15 может свободно вращаться, а в отверстии, образованном направляющим полухомутом 17 с помощью крепежных болтов 18, крепящих одновременно и редуктор к лафету 11, выходной вал может тормозиться. В данном конструктивном исполнении лафет 11 крепится хомутом 12 к распорной колонке 1. В случае конструктивного исполнения, предусматривающего установку станка на раму, лафет 11 может крепиться непосредственно к раме станка. Редуктор поворотного устройства является планетарным цилиндрическим и имеет большое передаточное отношение (больше 100), что делает его самотормозящим. Он включает в себя валы, шестерни, корпус и крышки.

Бурение скважин станком в подземных условиях осуществляется следующим образом. Станок доставляется в горную выработку и монтируется в ней (фиг.1). Работает он следующим образом.

Процесс бурения начинается с установки на станок бурового инструмента (пневмоударника и коронки) 8 и свинчивания их с резьбой буровой штанги 9 и шпинделя вращателя 4. Перед началом бурения необходимо станок установить в направлении бурения, т.е. установить его на ось бурения под нужным углом. Для этого необходимо, вращая рукоятку 10 (фиг.2), привести в действие выходной вал 15 редуктора 13. В связи с тем, что редуктор является самотормозящим, балансировки масс установленных на станке узлов не требуется, т.к. их опрокидывающие моменты от действия данных масс относительно оси вращения выходного вала будут восприниматься и тормозиться редуктором. После выполнения операции по установке станка на ось бурения необходимо, завинчивая крепежные болты 18, зафиксировать направляющим полухомутом 17 выходной вал 15. Таким образом, вредное воздействие на редуктор реактивного момента от осевого усилия, создаваемого механизмом подачи при бурении, будет нейтрализовано.

После этого, управляя процессом бурения с дистанционного пульта управления, производится бурение по технологии, применяемой для станков ударно-вращательного бурения скважин в подземных условиях. Т. е. осуществляется бурение на длину буровой штанги, после чего штанга зажимается в штангодержателе, шпиндель вращателя отвинчивается от штанги и сам вращатель отводится в первоначальное положение. После наращивания следующей штанги производится дальнейшее бурение.

Циклы наращивания штанг и бурения на их длину выполняются до достижения проектной глубины скважины, после чего производится развинчивание буровых штанг и извлечение бурового инструмента из скважины.

По окончании операций с буровым инструментом можно демонтировать пневмоударник и коронку с бурового станка и произвести демонтаж самого бурового станка в горной выработке. Поворотное устройство также может быть разобрано на две удобные для перемещения по горным выработкам составные части - редуктор и лафет, крепящийся на распорной колонке, путем рассоединения кинематически связанных частей выходного вала.

Использование предложенных усовершенствований в конструкцию бурового станка повышает его безопасность при эксплуатации, механизирует процесс установки его на ось бурения, упрощает монтаж бурового станка и его перемещение по горным выработкам.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №825894, Е21С 1/10 от 20.01.1978.

2. «Техника бурения при разработке полезных ископаемых.»-3-е изд., перераб. и доп., Иванов К.И. и др. - М.: Недра, 1987 г., стр.135, рис.5.1.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях. Буровой станок содержит распорную колонку, раму, механизм подачи, вращатель и штангодержатель, пульт управления и буровой инструмент, поворотное устройство, включающее лафет, связанный с лафетом посредством проушин самотормозящий редуктор, выходной вал которого связан с рамой и крепится к лафету посредством двух направляющих полухомутов с возможностью свободного вращения в отверстии, образованном одним из направляющих полухомутов и лафетом, и торможения в отверстии, образованном вторым направляющим полухомутом и лафетом, с одновременным креплением редуктора к лафету. Позволяет исключить риск опрокидывания станка при установке его на ось бурения, особенно под большим углом (вертикальные скважины), что, в целом, повышает безопасность его эксплуатации, механизирует процесс его установки и упрощает транспортировку станка по горным выработкам. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровой станок, содержащий распорную колонку, раму, механизм подачи, вращатель и штангодержатель, пульт управления и буровой инструмент, отличающийся тем, что буровой станок содержит поворотное устройство, включающее лафет, связанный с лафетом посредством проушин самотормозящий редуктор, выходной вал которого связан с рамой и крепится к лафету посредством двух направляющих полухомутов с возможностью свободного вращения в отверстии, образованном одним из направляющих полухомутов и лафетом, и торможения в отверстии, образованном вторым направляющим полухомутом и лафетом, с одновременным креплением редуктора к лафету.

2. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что выходной вал редуктора выполнен из двух кинематически связанных частей.