ГОРНАЯ БУРОВАЯ СИСТЕМА С ПЕРЕХОДНИКОМ Российский патент 2021 года по МПК E21B17/03 B23B31/00 B23B31/113 B25B23/00 

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №62/436 908, описание которой посредством ссылки включается в настоящий документ.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к горному делу и, в частности, к системе для использования при избирательном бурении забоя (кровли или стенки) шахтной выработки.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] При типичных буровых работах в шахтах используют бурильную головку, содержащую гнездо, приспособленное для приема ближнего конца бурового стержня и, таким образом, для прикладывания вращательной движущей силы для бурения шпура. В отличие от обычной ручной дрели с цельным регулируемым патроном, гнездо обычно представляет собой конструкцию фиксированного размера и предназначено для работы в связи с извлекаемым патроном, предназначенным выдерживать значительные движущие силы и тяжелые условия эксплуатации. Таким образом, буровой стержень должен быть специально адаптирован (например, характеризоваться конкретными формой и размером), чтобы подходить к конкретному патрону, или, к тому же, при буровых работах (при извлечении бурового стержня из шпура после его пробуривания) он будет потенциально ослабляться.

[0003] В известном уровне технике предложены системы так называемого «поворотного замка», в которых буровой стержень может вставляться в патрон и прокручиваться для достижения избирательно запертого состояния (см., например, патент США №4,226,290, описание которого посредством ссылки включается в настоящий документ). Хотя эта система и выполняет свою намеченную цель, она не может надежно вмещать разные размеры буровых стержней вне определенного диапазона, таких как буровые стержни с меньшим максимальным диаметром или буровые стержни без возможностей поворотного замка. В случае если механизм поворотного замка отсутствует (например, шестигранный приемник и шестигранный буровой стержень), приведение в движение с целью бурения шпура могло бы протекать беспрепятственно, но оператор должен затем действовать с большой осторожностью при извлечении бурового стержня из шпура. Обычно это проделывается путем замедления скорости вращения и извлечения, причем то и другое способствуют снижению эффективности. Кроме того, механизм поворотного замка требует использования бурового стержня, являющегося изнашивающейся деталью, с дорогим кованым концом для образования зацепления, что по очевидным причинам является недостатком.

[0004] Соответственно, установлена необходимость в системе, в которой широкий ряд разных размеров и форм буровых стержней или других буровых инструментов, таких как штанги анкерной крепи, может использоваться с одной бурильной головкой без снижения эффективности буровых работ. В частности, предлагаемая система повысит гибкость работы, позволяя использовать с одним патроном целый ряд инструментов, а также будет способствовать эффективности за счет обеспечения надежного запирания при использовании обычных стандартных компонентов, не требующих изменения каким-либо образом. Результатом предложенных усовершенствований являются значительные снижения расходов.

Сущность изобретения

[0005] Предлагается система для прикрепления разных первого и второго буровых инструментов к бурильной головке, содержащей гнездо. Система содержит патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки, причем патрон содержит первое отверстие, приспособленное для приема первого бурового инструмента. Переходник сконфигурирован для образования избирательного запирания в первом отверстии патрона, причем переходник содержит второе отверстие, предназначенное для приема второго бурового инструмента.

[0006] Согласно одному варианту осуществления патрон содержит множество шпонок, предназначенных для зацепления в шпоночных пазах в гнезде бурильной головки. Патрон может дополнительно содержать в первом отверстии множество внутренних выступов, и переходник содержит множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования избирательного запирания. Множество наружных выступов могут придать переходнику петалоидную (лепестковидную) форму поперечного сечения.

[0007] Множество внутренних выступов могут содержать первую группу выступов с первым окружным размером и вторую группу выступов со вторым окружным размером, большим первого окружного размера. Таким образом, множество наружных выступов на переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования избирательного запирания с целью обеспечения привода связанного бурового инструмента.

[0008] Согласно некоторым вариантам осуществления первое отверстие характеризуется многогранной формой, такой как, например, шестигранная форма. Первое отверстие может характеризоваться переменным диаметром. Например, переходник может содержать разрезную муфту, образующую первое отверстие. Переходник может также содержать установочную деталь, приспособленную для вставки в патрон.

[0009] Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к устройству для бурения, использующему бурильную головку, содержащую гнездо. Устройство содержит буровой инструмент, имеющий ближний конец и дальний конец. Переходник содержит отверстие переменного диаметра для приема ближнего конца бурового инструмента.

[00010] Согласно одному варианту осуществления переходник содержит разрезную муфту, образующую отверстие. Ближний конец бурового инструмента характеризуется шестигранным поперечным сечением. Отверстие в переходнике может характеризоваться шестигранной формой.

[00011] Устройство может дополнительно содержать патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки. Патрон содержит отверстие для приема бурового инструмента. Переходник может быть сконфигурирован для зацепления в отверстии патрона.

[00012] Патрон может содержать множество шпонок, предназначенных для зацепления в шпоночных пазах в гнезде бурильной головки. Патрон может дополнительно содержать множество внутренних выступов в отверстии, и переходник содержит множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования надежного приводного зацепления. Множество наружных выступов придают переходнику петалоидную форму поперечного сечения.

[00013] Что касается патрона, множество внутренних выступов могут содержать первую группу выступов с первым окружным размером и вторую группу выступов со вторым окружным размером, большим первого окружного размера. Следовательно, множество наружных выступов на переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования надежного запирания.

[00014] Патрон может содержать в отверстии множество внутренних выступов. Буровой инструмент может содержать множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования надежного приводного зацепления. Множество наружных выступов придают переходнику петалоидную форму поперечного сечения.

[00015] Согласно одному варианту осуществления множество внутренних выступов содержат первую группу выступов с первым окружным размером. Вторая группа выступов характеризуется вторым окружным размером, большим первого окружного размера. Наружные выступы могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда буровой инструмент прокручивается в патроне для образования избирательно разъемного запирания. Переходник может также содержать установочную деталь, приспособленную для вставки в патрон.

[00016] Настоящее изобретение относится также к способу эксплуатации бура. Способ включает расположение первого бурового инструмента в патроне в гнезде бурильной головки. Способ дополнительно включает стадию извлечения первого бурового инструмента и расположение в патроне переходника, связанного со вторым буровым инструментом.

[00017] Согласно одному варианту осуществления способ дополнительно включает после стадии расположения стадию прокручивания переходника относительно патрона для образования надежного запирания. Первый буровой инструмент может содержать штангу анкерной крепи, характеризующуюся квадратной формой поперечного сечения, и способ включает вставку штанги анкерной крепи в отверстие в патроне, причем отверстие имеет направленные вовнутрь выступы, придающие патрону петалоидную форму поперечного сечения.

[00018] Еще один аспект изобретения относится также к способу эксплуатации бура. Способ включает расположение первого бурового инструмента в переходнике и расположение переходника в патроне, связанном с гнездом бурильной головки. Способ дополнительно включает извлечение переходника из патрона и расположение в патроне второго бурового инструмента.

[00019] Способ может дополнительно включать после стадии расположения стадию прокручивания переходника относительно патрона для образования надежного запирания. Кроме того, способ может включать после стадии расположения стадию прокручивания второго бурового инструмента относительно патрона для образования разъемного, но надежного запирания.

[00020] Предлагается также набор для бурения забоя шахтной выработки с применением первого и второго буровых инструментов разных форм или геометрий. Набор содержит первый переходник, имеющий первое отверстие, предназначенное для приема первого бурового инструмента. Набор дополнительно содержит второй переходник, имеющий второе отверстие, отличное от первого отверстия, предназначенное для приема второго бурового инструмента.

[00021] Согласно одному варианту осуществления набор дополнительно включает патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки. Каждый из первого и второго переходников может быть сконфигурирован для зацепления в патроне. Патрон может содержать в первом отверстии множество внутренних выступов, и каждый из первого и второго переходников может содержать множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования надежного приводного зацепления.

[00022] Согласно одному варианту осуществления множество внутренних выступов содержат первую группу выступов с первым окружным размером. Вторая группа выступов характеризуется вторым окружным размером, большим первого окружного размера. Таким образом, множество наружных выступов на каждом переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается для образования надежного запирания.

[00023] Предлагается также способ бурения. Способ включает предоставление наличия переходника, содержащего множество наружных выступов и направляющую часть, и патрона, содержащего множество канавок для зацепления с выступами. Способ дополнительно включает по меньшей мере частично вставку направляющей части переходника в патрон и поворот патрона, чтобы выступы совпали с канавками. Кроме того, способ включает дальнейшую вставку переходника в патрон.

[00024] Предлагается также патрон для бура, имеющий множество внутренних выступов, образующих отверстие с петалоидной формой поперечного сечения для приема и привода в движение штанги анкерной крепи с квадратным поперечным сечением или переходника, характеризующегося неквадратным поперечным сечением. Переходник содержит множество выступов, образующих петалоидную форму поперечного сечения. Патрон сконфигурирован таким образом, чтобы характеризоваться конфигурацией поворотного замка.

[00025] Патрон может дополнительно содержать множество внутренних выступов, и переходник содержит множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования надежного приводного зацепления. Множество внутренних выступов могут содержать первую группу выступов с первым окружным размером и вторую группу выступов со вторым окружным размером, большим первого окружного размера, причем множество наружных выступов на каждом переходник могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования надежного запирания.

[00026] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается буровой стержень, имеющий ближнюю концевую часть с петалоидной формой поперечного сечения. Дальняя концевая часть бурового стержня характеризуется многогранной формой поперечного сечения. Ближняя концевая часть содержит множество наружных выступов, образующих петалоидную форму поперечного сечения.

Краткое описание фигур

[00027] Вышеупомянутые и дополнительные преимущества настоящего изобретения могут быть лучше поняты из последующего описания, выполненного со ссылками на прилагаемые фигуры, где:

[00028] На фиг. 1 представлен вид в перспективном изображении бурильной головки;

[00029] На фиг. 2 представлен вид сверху бурильной головки, показанной на фиг. 1;

[00030] На фиг. 3 представлен вид в перспективном изображении в частично разобранном состоянии патрона и переходника для увязки бурильного элемента или штанги анкерной крепи с бурильной головкой;

[00031] На фиг. 4А представлен вид в перспективном изображении патрона;

[00032] На фиг. 4В представлен вид сбоку патрона;

[00033] На фиг. 4С представлен вид сверху патрона;

[00034] На фиг. 4D представлен разрез патрона по линии 4D-4D на фиг. 4В;

[00035] На фиг. 5А представлен вид в перспективном изображении переходника;

[00036] На фиг. 5В представлен вид сбоку переходника;

[00037] На фиг. 5С представлен вид сверху переходника;

[00038] На фиг. 6 представлен вид сверху, иллюстрирующий расположение штанги анкерной крепи в патроне;

[00039] На фиг. 7 представлен вид сверху переходника;

[00040] На фиг. 8 представлен буровой стержень с элементом «поворотного замка»; и

[00041] На фиг. 9 и 10 представлены виды сверху альтернативных форм переходника.

[00042] Фигуры не обязательно выполнены пропорционально или в масштабе. Например, размеры некоторых элементов для ясности могут быть преувеличены относительно других элементов, или множество физических компонентов могут включаться в один функциональный блок или элемент. Кроме того, иногда на фигурах позиции могут повторяться для обозначения соответствующих или аналогичных элементов.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[00043] Рассмотрим теперь фиг. 1-10, настоящее изобретение относится к системе 10 для крепления бурильного элемента или бурового стержня в гнезде S бурильной головки D, например, связанной с подземной горной машиной (например, машиной для постановки анкерной крепи). Машина для постановки анкерной крепи может быть типа, описанного и показанного в патенте США №7381012, описание посредством ссылки включается настоящий документ, хотя может принимать и иные формы без ограничения.

[00044] Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 1, система 10 содержит первый компонент, такой как патрон 12, приспособленный для сопряжения с гнездом S бурильной головки D. Кроме того, система 10 содержит второй компонент, такой как переходник 14, приспособленный для сопряжения как с патроном 12, так и бурильным элементом или стержнем 16. Таким образом, в простейшем виде, как показано на фиг. 1, нижний или охватываемый конец 12а патрона 12 входит в зацепление с гнездом S (например, с помощью радиально выступающих шпонок К для зацепления с соответствующими шпоночными пазами W), а охватываемый нижний конец 14b переходника 14, соединенного с буровым стержнем 16, зацепляется с верхним или охватывающим концом 12b патрона.

[00045] Рассмотрим фиг. 3-5, на которых показано то, как патрон 12 и переходник 14 пригоняют друг к другу для образования надежного зацепления для приведения в движение бурового стержня 16. Рассмотрим вначале фиг. 3, можно понять, что патрон 12 содержит множество направленных вовнутрь внутренних выступающих частей или выступов 12с. Выступающие части 12 с образуют чередующиеся канавки для приема соответствующих наружных выступающих частей или выступов 14 с на нижнем конце 14b переходника 14, и, таким образом, при сопряжении образуют надежное приводное зацепление. Как, наверное, лучше всего понятно из фиг. 4С и 4D, в результате можно получить петалоидную конфигурацию (например, имеющую петалоидную форму поперечного сечения, для которой поперечно срезанный слой обычно выглядит как цветок) с несколькими выступающими частями (восемью в проиллюстрированном примере), благодаря чему переходник 14 надежно, но с возможностью извлечения удерживается в патроне 12 в целях приведения во вращение. Хотя согласно одному варианту осуществления восемь выступающих частей являются предпочтительным и важным конструктивным исполнением для увеличения площади поверхности приводного зацепления, другие варианты осуществления могут содержать больше или меньше выступающих частей.

[00046] Как показано на фиг. 4А и 4D, если рассматривать их вместе, в нижней части L выступающие части 12с сконфигурированы так, что промежутки между ними и образованные в результате канавки являются увеличенными по окружности по сравнению с выступающими частями 12с верхней части U (ср. расстояния D₁ и D₂). Таким образом, нижний охватываемый конец 14b переходника 14 может полностью вставляться в патрон 12 так, что верхние края выступающих частей 14 с сравниваются с нижними краями результирующих смещенных выступающих частей 12 с вдоль верхней части U. В этот момент переходник 14 можно поворачивать или крутить в направлении по часовой стрелке для образования запирания, которое может оказывать сопротивление перемещению в направлении бурения (то есть, в направлении продвижения для бурения ствола скважины или вытягивания из него). Изменение направления кручения на противоположное (например, против часовой стрелки) позволяет, таким образом, свободно извлечь переходник 14.

[00047] Верхняя концевая часть 14а переходника 14 в свою очередь приспособлена для надежного зацепления с буровым стержнем 16. Как показано на фиг. 3 и 5С, переходник 14 содержит отверстие 14d, которое предназначено для приема нижнего конца бурового стержня 16 и может характеризоваться соответствующей формой (обычно шестигранной). Отверстие 14d может фактически образовывать проход, полностью проходящий через переходник 14, так что он полностью устанавливается на нижней концевой части бурового стержня 16.

[00048] Как показано на фиг. 5А и 5В, отверстие 14d в переходнике 14 может выполняться и с переменным диаметром для размещения соответствующих вариантов размеров бурового стержня 16 (который иногда может быть свежесрезанным в результате повреждения, причиненного при буровых работах, и, таким образом, может иметь периферийные заусенцы и т.п.). Это может достигаться путем выполнения верхней концевой части 14а переходника 14 из двух соединяемых секций 14е, 14f для образования разрезной муфты. Эта муфта, образованная секциями 14е, 14f, также представляет поверхность увеличенного размера для зацепления с верхней стороной патрона 12 в зацепленном состоянии, и помогает предотвратить попадание мусора и распределить вертикальные усилия бурения для продления срока службы как патрона 12, так и переходника 14.

[00049] Относительное расположение секций 14е, 14f можно задавать с помощью поперечных крепежных деталей (не показанных), расположенных в отверстиях 14g, которые, таким образом, могут помочь сдавливать и крепить буровой стержень 16 в переходнике 14 (и, таким образом, в патроне 12, когда переходник связан с ним). Это помогает обеспечить создание надежного зацепления для извлечения бурового стержня 16 с высокими скоростями, а также допускает умеренные отклонения размера ближнего конца бурового стержня без потери надежности.

[00050] Как показано на фиг. 5А, переходник 14 может содержать направляющую часть 14h круглой формы уменьшенного размера, проходящую ниже периферийных концов выступающих частей 12с. Эта часть 14h помогает оператору точно расположить переходник 14 в открытом верхнем конце патрона 12. При несовпадении переходник 14 можно просто частично повернуть в патроне 12, пока выступающие части 12с не совпадут с соответствующими канавками. Из этой фигуры можно также понять, что часть с выступами переходника 14 является особенно длинной (например, 4 дюйма или более) для обеспечения возможности использования в связи с патроном 12 с глубоким гнездом, и, кроме того, обеспечения значительной площади контакта для передачи движущей силы.

[00051] Рассмотрим фиг.6 и 7, можно понять, что в патрон 12 может вставляться предмет, такой как штанга анкерной крепи В, характеризующийся основным размером или диаметром, достаточным для зацепления с выступающими частями или выступами 12с, и, таким образом, для передачи ему движущей силы. Если требуется использование бурового стержня, в патрон 12 может вставляться переходник 14 до или после прикрепления к нему бурового стержня 16. Тем самым переходник 14 придает бурильной головке D повышенную способность принимать без изменения самые разные предметы (т.е. стандартные детали), сохраняя при этом способность обеспечивать требуемое запирание в патроне.

[00052] На фиг. 8 дополнительно показано, что буровой стержень 16 может быть приспособлен для работы в связи с патроном 12 для образования избирательного запирания, такого как при использовании вышеупомянутого запирания поворотного замка. В частности, верхняя часть 16а бурового стержня 16 может характеризоваться обычной многогранной формой (например, шестигранной), а нижняя часть 16b может быть выполнена с выступающими частями или выступами 16с, соответствующими выступающим частям 12 с патрона 12. Таким образом, как и в переходник 14, буровой стержень 16 может вставляться в патрон 12 так, что выступающие части 16с проходят в нижнюю часть L и могут прокручиваться или поворачиваться для обеспечения надежного запирания. Однако следует понимать, что патрон 12 может также легко приспособлен для вставки в него бурового стержня и без выступающих частей 16с, лишь бы он характеризовался подходящими размерами.

[00053] Кроме того, следует понимать, что могут предусматриваться множество переходников 14, соответствующих общему патрону 12 и еще имеющих отверстия 14d с размерами для размещения разных размеров и форм буровых стержней 16. Таким образом, как показано на фиг. 9, переходник 114 может иметь квадратное отверстие 114d одного размера, а еще один переходник 114 может иметь отверстие 214d другого размера. Таким путем можно держать под рукой набор из переходников 114, 214 и других переходников разных размеров или форм для работы с самыми разными размерами и геометриями бурового стержня.

[00054] Выступающие части 12с могут располагаться на равном расстоянии друг от друга по окружности для создания конфигурации, уменьшающей нагрузки и напряжение за счет одновременно увеличения радиусов закругления углов и создания поверхностей передачи крутящего момента с большим углом к касательной окружности. Выступающие части 12с могут характеризоваться размерами, формой и иным исполнением, чтобы соответствовать размеру головки анкера в горной промышленности 1 1/8 кв. дюйма. Выступающие части 12с могут быть достаточно удлиненными, чтобы отвечать требованиям к глубокому патрону для бурения без вмешательства. Выступы 14с на переходнике 14 могут быть достаточно большими для получения полой конфигурации для сбора сухой пыли и принятия шестигранного стержня 7/8 дюйма или круглого стержня 7/8 дюйма, чтобы его можно было использовать в качестве переходника для обычных буровых стальных труб.

[00055] Вышеприведенные описания разных вариантов осуществления даны в целях иллюстрации и не предназначены быть исчерпывающими или ограничивающими объем настоящего изобретения. В свете вышеизложенных идей возможны также модификации или изменения. Так, например, вместо бурового стержня для бурения переходник 14 или патрон 12 может легко вмещать другой компонент, такой как инструмент (ключ), удлинитель для зацепления с буровым стержнем, или штанга анкерной крепи, или иной вид анкера, которые совместно именуются термином «буровой инструмент», используемым в формуле изобретения. Варианты осуществления, описанные выше, были выбраны для демонстрации наилучшего применения, чтобы тем самым позволить специалисту в данной области использовать настоящее изобретение в разных вариантах его осуществления и с разными изменениями, подходящими для конкретного предполагаемого использования. Все эти модификации и изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения.

[00056] Термины в единственном числе, используемые в настоящем описании, означают «по меньшей мере один» или «один или более». Использование выражения «один или более» в настоящем описании не изменяет его подразумеваемое значение в единственном числе. Соответственно, термины в единственном числе, используемые в настоящем описании, могут также означать и охватывать множество указанных единиц или предметов, если в настоящем документе конкретно не определено или не указано иначе, или иначе не диктует контекст. Так, например, термины «блок», «устройство», «узел», «механизм», «компонент», «элемент» и «стадия» или «процедура», используемые в настоящем описании, могут также означать и охватывать множество блоков, множество устройств, множество узлов, множество механизмов, множество компонентов, множество элементов и множество стадий или процедур соответственно.

[00057] Каждый из следующих терминов: «включает в себя», «включающий в себя», «характеризуется наличием», «характеризующийся наличием», «содержит» и «содержащий» и их лингвистические / грамматические варианты, производные и/или спряжения, используемые в настоящем описании, означает «включая, но без ограничения», и должен приниматься как указывающий указанный (указанные) компонент (компоненты), признак (признаки), характеристику (характеристики), параметр (параметры), целое число (целые числа) или стадию (стадии), и не исключает добавление одного или нескольких дополнительных компонента (компонентов), признака (признаков), характеристики (характеристик), параметра (параметров), целого числа (целых чисел), стадии (стадий) или их групп. Каждый из этих терминов считается эквивалентным по значению выражению «состоящий по существу из». Каждое из выражений «состоящий из» и «состоит из», используемое в настоящем описании, означает «включая и ограничиваясь». Выражение «состоящий по существу из» означает, что указанная единица или элемент (система, блок системы, подблок системы, устройство, узел, подузел, механизм, конструкция, компонент, элемент или утилита периферийного оборудования, принадлежность или материал, способ или процесс, стадия или процедура, подстадия или подпроцедура), представляющая или представляющий собой полностью или частично иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения, и/или использующаяся или использующийся для реализации иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения, может содержать по меньшей мере один дополнительный признак или характеристику, представляющий или представляющую собой блок системы, подблок системы, устройство, узел, подузел, механизм, конструкцию, компонент или элемент или утилиту периферийного оборудования, принадлежность или материал, стадию или процедуру, подстадию или подпроцедуру), но лишь при условии, что каждый такой дополнительный признак или характеристика существенно не изменяет основные характеристики, отвечающие требованиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень», или специальные технические признаки заявленного изобретения.

[00058] Термин «способ», используемый в настоящем описании, означает стадии, процедуры, пути, средства и/или методики, предназначенные для выполнения данной задачи, включая, но без ограничения, стадии, процедуры, пути, средства и/или методики, либо известные специалисту в соответствующей области (областях), к которой (которым) относится настоящее изобретение, либо легко разрабатываемые на основании известных стадий, процедур, путей, средств и/или методик.

[00059] Термины приблизительности, такие как «около», «по существу», «приблизительно» и т.д., используемые в настоящем описании, означают ±10% указанного числового значения.

[00060] Следует понимать, что определенные аспекты, характеристики и признаки настоящего изобретения, для ясности иллюстративно описанные и представленные в контексте или формате нескольких отдельных вариантов осуществления, могут также быть иллюстративно описаны и представлены в любой подходящей комбинации или субкомбинации в контексте или формате одного варианта осуществления. И напротив, различные аспекты, характеристики и признаки изобретения, иллюстративно описанные и представленные в контексте или формате одного варианта осуществления, могут также быть иллюстративно описаны и представлены в контексте или формате нескольких отдельных вариантов осуществления.

Группа изобретений относится к горному делу, в частности к системе для использования при избирательном бурении забоя шахтной выработки. Технический результат – надежное соединение элементов. Система для прикрепления разных первого и второго буровых инструментов к бурильной головке включает гнездо и содержит патрон и переходник. При этом патрон приспособлен для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки и содержит первое отверстие, приспособленное для зацепления первого бурового инструмента. Переходник выполнен для образования избирательного запирания в первом отверстии патрона для предотвращения извлечения переходника из патрона в направлении бурения или допускания извлечения переходника из патрона в отсутствие запирания. Причем переходник содержит второе отверстие, приспособленное для зацепления второго бурового инструмента. Патрон включает в первом отверстии множество внутренних выступов, и переходник включает множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования избирательного запирания. При этом множество внутренних выступов содержат первую группу выступов с первым распределением по окружности и вторую группу выступов со вторым распределением по окружности, которое больше, чем первое распределение по окружности. Множество наружных выступов на переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования запирания. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Система для прикрепления разных первого и второго буровых инструментов к бурильной головке, включающей гнездо, содержащая:

патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки, причем патрон содержит первое отверстие, приспособленное для зацепления первого бурового инструмента; и

переходник, выполненный для образования избирательного запирания в первом отверстии патрона для предотвращения извлечения переходника из патрона в направлении бурения или допускания извлечения переходника из патрона в отсутствие запирания, причем переходник содержит второе отверстие, приспособленное для зацепления второго бурового инструмента;

причем патрон включает в первом отверстии множество внутренних выступов и переходник включает множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами для образования избирательного запирания;

причем множество внутренних выступов содержат первую группу выступов с первым распределением по окружности и вторую группу выступов со вторым распределением по окружности, которое больше, чем первое распределение по окружности, причем множество наружных выступов на переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования запирания.

2. Система по п. 1, в которой патрон включает множество шпонок для зацепления в шпоночных пазах в гнезде бурильной головки.

3. Система по п. 1, в которой множество наружных выступов содержат выступы, придавая переходнику по меньшей мере частично петалоидную форму поперечного сечения.

4. Система по п. 1, в которой второе отверстие содержит отверстие регулируемого диаметра.

5. Система по п. 1, в которой переходник содержит разрезную муфту, образующую второе отверстие.

6. Система по п. 1, в которой нижний конец переходника содержит установочную деталь, приспособленную для вставки в патрон.

7. Система по п. 1, в которой часть переходника для вставки в первое отверстие патрона имеет петалоидную форму поперечного сечения, содержащую множество выступов, и второе отверстие имеет гексагональную форму поперечного сечения.

8. Система для бурения с использованием бурильной головки, включающей гнездо, содержащая:

первый и второй буровые инструменты для прикрепления к гнезду бурильной головки, причем первый буровой инструмент имеет первую концевую часть с первой формой поперечного сечения и второй буровой инструмент имеет вторую концевую часть со второй формой поперечного сечения, отличающейся от первой формы поперечного сечения;

патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки, причем патрон включает первое отверстие, приспособленное для зацепления первой концевой части первого бурового инструмента; и

дополнительно содержащая переходник, предназначенный для образования избирательного запирания внутри первого отверстия патрона для предотвращения извлечения переходника из патрона в направлении бурения или допускания извлечения переходника из патрона в отсутствие запирания, причем переходник содержит второе отверстие для зацепления второй концевой части второго бурового инструмента.

9. Система по п. 8, в которой патрон включает множество шпонок для зацепления в шпоночных пазах в гнезде бурильной головки.

10. Система по п. 8, в которой патрон включает множество внутренних выступов в первом отверстии и переходник включает множество наружных выступов, чередующихся по положению с внутренними выступами, для образования избирательного запирания.

11. Система по п. 10, в которой множество наружных выступов содержат закругленные выступы, придавая переходнику по меньшей мере частично петалоидную форму поперечного сечения.

12. Система по п. 10, в которой множество внутренних выступов содержит первую группу выступов с первым распределением по окружности и вторую группу выступов со вторым распределением по окружности, которое больше, чем первое распределение по окружности, причем множество наружных выступов на переходнике могут проходить через первую группу выступов и перемещаться во второй группе выступов, когда переходник прокручивается в патроне для образования запирания.

13. Система по п. 8, в которой второе отверстие содержит отверстие регулируемого диаметра.

14. Система по п. 13, в которой отверстие регулируемого диаметра имеет гексагональную форму поперечного сечения.

15. Система по п. 8, в которой первая концевая часть первого бурового инструмента для вставки в первое отверстие патрона содержит квадратную форму поперечного сечения, часть переходника для вставки в первое отверстие патрона имеет петалоидную форму поперечного сечения, содержащую множество выступов, и второе отверстие имеет гексагональную форму поперечного сечения.

16. Система по п. 8, в которой первый буровой инструмент содержит штангу анкерной крепи и второй буровой инструмент содержит буровой стержень.

17. Система по п. 16, в которой штанга анкерной крепи имеет квадратную форму поперечного сечения в первой концевой части и буровой стержень имеет гексагональную форму поперечного сечения в первой концевой части.

18. Система для прикрепления разных первого и второго буровых инструментов к бурильной головке, включающей гнездо, содержащая:

патрон, приспособленный для расположения по меньшей мере частично в гнезде бурильной головки, причем патрон приспособлен для зацепления первого бурового инструмента;

дополнительно содержащая переходник, предназначенный для зацепления второго бурового инструмента, и

средство для избирательного образования надежного запирания для предотвращения извлечения переходника из патрона в направлении бурения или допускания извлечения переходника из патрона в отсутствие надежного запирания.

19. Система по п. 18, в которой средство для избирательного образования надежного запирания содержит множество внутренних выступов на патроне, включая первую группу выступов с первым распределением по окружности и вторую группу выступов с вторым распределением по окружности, которое больше, чем первое распределение по окружности, и множество наружных выступов на переходнике, выполненных для прохождения через первую группу выступов и перемещения по окружности во второй группе выступов, когда буровой инструмент прокручивается в патроне для образования надежного запирания.