КОМПЛЕКС ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ Российский патент 2024 года по МПК E02D7/16 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции транспортного оборудования, предназначенного для бурения скважин в скальных грунтах под опоры контактной сети электрифицированных железных дорог, для установки опор контактной сети и ЛЭП, выполнения погрузочно-разгрузочных работ (E02D 7/16, B61D 15/00).

Из уровня техники известна МАШИНА ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ОПОРЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ (RU№2081243, опубл. 10.06.1997), включающее самоходную железнодорожную платформу, установленную на ней поворотную раму, на которой смонтирована выдвижная в горизонтальной плоскости рама с укрепленной на ней с возможностью поворота в вертикальной плоскости мачтой с рабочим органом. Механизм выдвижения рамы и перемещения вместе с ней электрокабелей и рукавов состоит из гидроцилиндра, звездочек, взаимодействующих с приводной и опорной направляющими, закрепленными соответственно на выдвижной и поворотной рамах, и барабана, огибаемого электрокабелями и рукавами. Гидроцилиндр закреплен корпусом и штоком соответственно на выдвижной и поворотной рамах.

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОПОГРУЖЕНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ (RU 19511, опубл. 2001.09.10), включающее самоходную железнодорожную платформу, содержащую силовую установку, кабину с органами управления и приборами контроля, вибропогружатель с механизмом захвата свайных фундаментов, смонтированный на опорно-поворотном устройстве, и погрузочно-зарядное оборудование, в котором устройство для загрузки свайных фундаментов выполнено в виде крана манипулятора, оснащенного сменным оборудованием. Сменное оборудование крана манипулятора выполнено в виде бура или в виде трамбовки.

Наиболее близким по технической сущности является УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН УКБС (https://npgm.ru/images/com_acatalog/ykbs-2.pdf) включающий самоходная буровая платформа модели 13-4012 с базой 9,72 м и приводом хода 2-х тележек от ж. д. крана КДЭ 163 (253), гидравлический манипулятор, опорноповоротное устройство, стрелу, кабину машиниста, рабочую и резервную маслостанции, буровой рабочий орган пневмоударного типа с пневмоударниками П-184 или П-235 В и коронками КНШ-400 или КШ-550, дизель-генераторный агрегат, помещение для обслуживающего персонала, несамоходную энергетическую платформу модели 13-4012 с базой 9,72 м, на которой установлено пять компрессорных станций НВ-10/8М2 и пневмооборудование.

Основной технической проблемой аналогов является низкая удельная производительность устройств.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение удельной производительности комплекса для бурения скважин в скальных породах.

Указанный технический результат достигается за счет того, что комплекс для бурения скважин в скальных породах, содержит две постоянно сцепленные технологическую и силовую железнодорожные платформы, при этом технологическая платформа включает гидравлический манипулятор с пневмоударником, кабину с органами управления, дизель генератор, а силовая платформа включает кран-манипуляторную установку и компрессорные установки, отличающаяся тем, что гидравлический манипулятор расположен в передней части технологической платформы, кабина управления расположена в задней части технологической платформы, при этом кабина управления включает органы одновременного управления работой гидравлического манипулятора и приводом ходовых тележек технологической платформы, при этом лобовая часть кабины выполнена с наклоном от вертикальной плоскости, при этом дизель-генератор расположен в задней части технологической платформы в зоне примыкания к задней стенке кабины управления комплексом, при этом пневмоударник включает переходной фланец для крепления сваи и гидромотор, обеспечивающий вращение бура, при работе пневмоударника и вращение сваи при ее заглублении в скальную породу, при этом силовая платформа включает две компрессорные установки установленные в центре и задней части силовой платформы, и люльку для обслуживания электросетей примыкающую к передней части компрессорной установки, при этом силовая платформа содержит полезную площадь расположенную между кран-манипуляторной установкой, установленной в передней части силовой платформы, и люлькой обслуживания электросетей, а также полезную площадь расположенную в пространстве между компрессорными установками и боковыми, торцевыми ограждениями для размещения на настиле силовой платформы грузов и оборудования.

В частности, рабочие органы кран-манипуляторной установки являются сменными.

В частности, привод поворотной башни гидравлического манипулятор выполнен в виде цепной передачи с гидроцилиндрами.

В частности, кабина с органами управления установлена на виброопорах.

В частности/содержит съемный магнит для извлечения металлических частей из буровой скважины.

В частности, кабина управления содержит систему кондиционирования и автономного обогревателя в кабине управления комплексом.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана технологическая платформа комплекса для бурения скважин в скальных породах.

На фиг. 2 показана силовая платформа комплекса для бурения скважин в скальных породах.

На фиг. 3 показан привод поворотной башни.

На фиг. 4 показан переходной фланец вид сверху.

На фиг. 5 показан переходной фланец вид снизу.

На фиг. 6 показан переходной фланец с фиксатором.

На фиг. 7 показан пневмоударник со сваей в сборе.

На фиг. 8 показана кабина управления комплексом.

На фиг. 9 показано сечение А-А.

На фиг. 10 показано транспортное положение комплекса.

На фиг. 11 показано рабочее положение комплекса.

На фигурах обозначено: 1 - технологическая платформа, 2 - силовая платформа, 3 -ходовые тележки, 4 - приводы ходовых тележек, 5 - гидравлический манипулятор, 6 -поворотная башня, 7 - цепная передача, 8 - гидроцилиндры, 9 - гидромотор, 10 - мачта направляющая, 11 - пневмоударник с буром; 12 - свая, 13 - переходной фланец, 14 - установочный паз, 15 - фиксатор, 16 - зацепы, 17 - опора, 18 - кабина управления комплексом, 19 - виброопоры, 20 - подставка, 21 - рама, 22 - остекленная лобовая часть кабины управления комплексом, 23 - дизель-генератор, 24 - кран-манипуляторная установка, 25 - компрессорные установки, 26 - люлька, 27 - кронштейн, 28 - ограждения, 29-подножки.

Осуществление изобретения

Комплекс для бурения скважин в скальных породах содержит технологическую 1 и силовую платформы 2 (фиг. 1 и фиг. 2), установленные на ходовых тележках 3. Ходовые тележки 3 технологической платформы 1 имеет приводы 4.

На технологической платформе 1 в передней части установлен гидравлический манипулятор по типу экскаваторной стрелы 5, включающий поворотную башню 6 и привод в виде цепной передачи 7 и гидроцилиндров 8 (фиг. 3).

На стреле 5 гидравлического манипулятора установлена направляющая мачта 10 (фиг. 1). На направляющей мачте 10 установлен гидромотор 9 и съемный пневмоударник 11 с буром.

Для погружения и завинчивания свай 12 на гидромоторе 9 установлен переходной фланец 13. Переходной фланец 13 содержит две ответные части. На одной ответной части переходного фланца 13 расположено крепление к гидромотору 9, включающее установочный паз 14 с фиксатором 15 (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6). На другой ответной части переходного фланца расположены зацепы 16 для крепления сваи 12.

В транспортном состоянии гидравлический манипулятов 5 установлен на опоре 17 (фиг. 1).

В задней части технологической платформы 1 установлена кабина управления комплексом 18 (фиг. 8). Кабина управления комплексом 18 опирается на виброопоры 19 (фиг. 9), расположенные на подставке 20. Подставка 20 смонтирована на раме 21 технологической платформы 1.

Остекленная лобовая часть 22 кабины управления комплексом 18 выполнена с наклоном от вертикальной плоскости (фиг. 1).

К задней части кабины управления комплексом 18 примыкает силовая установка -дизель-генератор 23 (фиг. 1). Дизель-генератор 23 расположен в подкапотном пространстве.

В передней части силовой платформы 2 (фиг. 2) расположена кран-манипуляторная установка 24.

В центре и задней части силовой платформы 2 расположены две компрессорные установки 25 (фиг. 2).

В передней части компрессорной установки 25 расположена люлька 26, установленная на кронштейне 27 (фиг. 2).

В пространстве между кран-манипуляторной установкой 24 и кронштейном 27, а также в пространстве между компрессорными установками 25 и боковыми и торцевыми ограждениями 28 расположена зона для размещения дополнительного оборудования и перевозимого груза (фиг. 2).

Технологическая 1 и силовая 2 платформы содержат ограждения 28 и подножки 29 (фиг. 2).

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение удельной производительности комплекса для бурения скважин в скальных породах, который достигается за счет того, что расположение гидравлического манипулятора 5 в передней части технологической платформы 1 (фиг. 1, фиг. 11) и кабина управления 18 в задней части технологической платформы 1 (фиг. 1, фиг. 11), а также наличие остекленной лобовой части 22 кабины управления 18 выполненной с наклоном от вертикальной плоскости (фиг. 1), а также наличие в кабине управления 18 органов одновременного управления работой гидравлического манипулятора 5 и приводом ходовых тележек 4 технологической платформы 1 обеспечивает возможность одновременного обзора и наблюдения за работой гидравлического манипулятора 5 и управления приводом ходовых тележек 4 при передвижении комплекса между зонами производимых работ, тем самым увеличивается количество одновременно выполняемых операций и сокращается время производимых работ, как следствие повышается удельная производительность комплекса для бурения скважин в скальных породах. При этом отсутствие на гидравлическом манипуляторе 5 собственной кабины управления, в отличие от прототипа, не препятствует обзорности оператора, находящегося в кабине управления 18, при управлении движением комплекса между зонами производимых работ, как следствие повышается удельная производительность комплекса для бурения скважин в скальных породах.

При этом расположение дизель-генератора 23 в зоне примыкания к задней стенке кабины управления 18 комплексом (фиг. 1), в отличие от прототипа, позволяет улучшить обзорность оператору при работе гидравлического манипулятора 5 и управлении движением комплекса, а также исключить вероятность повреждения (разрушения) дизель-генератора 23 при раскладывании и работе гидравлического манипулятора, как следствие это позволяет увеличить удельную производительность комплекса. При этом наличие гидромотора 9 на пневмоударнике с буром 11 (фиг. 1) обеспечивает дополнительное вращение бура при работе пневмоударника, что позволяет совместить в себе два типа воздействия на породу - вращения и ударных нагрузок, чем обеспечивается сокращения времени на создание скважины, и как следствие, увеличение удельной производительности комплекса.

Наличие переходного фланца 13 с двумя ответными частями (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) для крепления сваи 12 и закрепления на гидромоторе 9 позволяет использовать пневмоударник в качестве устройства для установки свай (фиг. 7), тем самым расширяется функционал использования гидравлического манипулятора, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса. При этом уменьшение общего числа компрессорных установок до двух штук (без потерь производительности «по-воздуху»), в сравнении с прототипом, позволяет получить дополнительную полезную площадь на силовой платформе для размещения дополнительного оборудования и грузов, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

Наличие люльки 26 обслуживания электросетей (фиг. 2) позволяет расширить функциональные возможности комплекса для бурения скважин в скальных породах, в частности, обеспечить возможность обслуживания электросетей, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса. При этом наличие полезной площади между кран-манипуляторной установкой 24 и люлькой обслуживания электросетей 26 (фиг. 2), а также наличие полезной площади расположенной в пространстве между компрессорными установками 25 и боковыми и торцевыми ограждениями 28, позволяет разместить на настиле силовой платформы 2 грузы и дополнительное оборудования, что исключает необходимость подвоза упомянутых грузов и дополнительного оборудования, как следствие уменьшается время простоя комплекса, как следствие, обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

При этом наличие сменных рабочих органов (грейфера, ковша, захватов) (на чертеже не показаны) на кран-манипуляторной установке 24 позволяет расширить функционал проводимых работ, в частности, выполнения погрузочно-разгрузочных работ, установки свай и фундаментов в монтажное положение. При этом наличие съемного мульчера (кустореза) (на чертеже не показан) на кран-манипуляторной установке 24 позволяет производить очистку железнодорожных путей от сорной растительности, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса. Наличие привода поворотной башни гидравлического манипулятор выполненного в виде цепной передачи 7 с гидроцилиндрами 8 (Фиг. 3), позволяет осуществлять работы с противоположных сторон от железной дороги, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

Установка кабины управления 18 на виброопоры 19 (фиг. 9) позволяет снизить воздействие ударных и вибрационных нагрузок на обслуживающий персонал при работе силовой установки и рабочего оборудовании, что обеспечивает комфортные условия работы, повышение уровня использования рабочего времени, продление периода активной трудовой деятельности персонала, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

Наличие съемного магнита (на чертежах не показан), устанавливаемого на гидравлический манипулятор 5, позволяет расширить функционал проводимых работ комплекса, в частности, возможность извлечения и подъема с забоя металлических предметов, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

Наличие в кабине управления 18 системы кондиционирования и автономного обогревания позволяет обеспечить комфортные условия работы, повышение уровня использования рабочего времени, продление периода активной трудовой деятельности персонала, как следствие обеспечивается увеличение удельной производительности комплекса.

Пример реализации устройства

Комплекс для бурения скважин в скальных породах доставляется к месту производства работ отдельным локомотивом (автомотрисой) или в составе хозяйственного поезда.

Все механизмы и системы комплекса обслуживаются силовой установкой - дизель-генератором 23. Управление дизель-генератором 23 осуществляется из кабины управления 18.

Для осуществления работ комплекс для бурения скважин в скальных породах переводят в рабочее положение (фиг. 11). Далее из кабины управления 18 посредством органов управления гидравлическим манипулятором 5 наводят пневмоударник с буром на точку бурения и устанавливают пневмоударник с буром в вертикальном положении. После чего осуществляют разработку скважин в скальных породах. Наличие гидромотора 9 позволяет совместить в себе два типа воздействия на породу - вращения и ударных нагрузок. Далее, в случае необходимости, на гидравлический манипулятор 5 съемный магнит для извлечения металлических частей из буровой скважины.

После чего кран-манипуляторной установки 24 осуществляется разгрузка свай 12, расположенных на полезной площади на силовой платформе 2 между кран-манипуляторной установкой и люлькой обслуживания электросетей 26, либо в пространстве между компрессорными установками 25 и боковыми и торцевыми ограждениями 28. При этом управление кран-манипуляторной установкой 24 осуществляется с помощью стационарного пульта и выносного дистанционного пульта управления.

Далее посредством переходного фланца 13 свая 12 закрепляется на пневмоударник 11 и с помощью гидромотора 9 устанавливается (ввинчивается) в монтажное положение. При этом наличие остекленной лобовой части 22 кабины управления комплексом 18 выполненной с наклоном от вертикальной плоскости обеспечивает необходимый обзор оператору при одновременном управлении гидравлическим манипулятором 5 и движении комплекса между зонами производимых работ.

Для обеспечения передвижения комплекса между зонами производства работ, комплекс имеет «технологический ход», осуществляемый с помощью приводов 4 ходовых тележек 3 технологической платформы 1.

Для осуществления работ с противоположной стороны железно дороги поворотная башня 6 посредством цепной передачи 7 и гидроцилиндров переводится в рабочее положение на противоположной стороне железной дороги.

В случае необходимости на кран-манипуляторной установке 24 используются сменные рабочие органы (монтажная люлька, грейфер, ковш, захваты, съемный мульчер) для обслуживания электросетей, выполнения погрузочно-разгрузочных работ, установки свай и фундаментов в монтажное положение, очистки железнодорожных путей от сорной растительности.

Для проведения работы в темное время суток на комплексе установлены осветительные приборы для освещения места производства работ, кабины, подкапотного пространства силовой установки и проведения ТО и ремонта компрессорных установок.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции транспортного оборудования, предназначенного для бурения скважин в скальных грунтах под опоры контактной сети электрифицированных железных дорог, для установки опор контактной сети и ЛЭП, выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Комплекс для бурения скважин в скальных породах содержит две постоянно сцепленные технологическую и силовую железнодорожные платформы, при этом технологическая платформа включает гидравлический манипулятор с пневмоударником, кабину с органами управления, дизель-генератор, а силовая платформа включает кран-манипуляторную установку и компрессорные установки. Гидравлический манипулятор расположен в передней части технологической платформы, кабина управления расположена в задней части технологической платформы, при этом кабина управления включает органы одновременного управления работой гидравлического манипулятора и приводом ходовых тележек технологической платформы, при этом лобовая часть кабины выполнена с наклоном от вертикальной плоскости. Дизель-генератор расположен в задней части технологической платформы в зоне примыкания к задней стенке кабины управления комплексом. Пневмоударник включает переходной фланец для крепления сваи и гидромотор, обеспечивающий вращение бура при работе пневмоударника и вращение сваи при ее заглублении в скальную породу. Силовая платформа включает две компрессорные установки, установленные в центре и задней части силовой платформы, и люльку для обслуживания электросетей, примыкающую к передней части компрессорной установки. Силовая платформа содержит полезную площадь, расположенную между кран-манипуляторной установкой, установленной в передней части силовой платформы, и люлькой обслуживания электросетей, а также полезную площадь, расположенную в пространстве между компрессорными установками и боковыми, торцевыми ограждениями для размещения на настиле силовой платформы грузов и оборудования. Технический результат состоит в повышении удельной производительности комплекса для бурения скважин в скальных породах. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Комплекс для бурения скважин в скальных породах, содержащий две постоянно сцепленные технологическую и силовую железнодорожные платформы, при этом технологическая платформа включает гидравлический манипулятор с пневмоударником, кабину с органами управления, дизель-генератор, а силовая платформа включает кран-манипуляторную установку и компрессорные установки, отличающийся тем, что гидравлический манипулятор расположен в передней части технологической платформы, кабина управления расположена в задней части технологической платформы, при этом кабина управления включает органы одновременного управления работой гидравлического манипулятора и приводом ходовых тележек технологической платформы, при этом лобовая часть кабины выполнена с наклоном от вертикальной плоскости, при этом дизель-генератор расположен в задней части технологической платформы в зоне примыкания к задней стенке кабины управления комплексом, при этом пневмоударник включает переходной фланец для крепления сваи и гидромотор, обеспечивающий вращение бура при работе пневмоударника и вращение сваи при ее заглублении в скальную породу, при этом силовая платформа включает две компрессорные установки, установленные в центре и задней части силовой платформы, и люльку для обслуживания электросетей, примыкающую к передней части компрессорной установки, при этом силовая платформа содержит полезную площадь, расположенную между кран-манипуляторной установкой, установленной в передней части силовой платформы, и люлькой обслуживания электросетей, а также полезную площадь, расположенную в пространстве между компрессорными установками и боковыми, торцевыми ограждениями для размещения на настиле силовой платформы грузов и оборудования.

2. Комплекс для бурения скважин в скальных породах п. 1, отличающийся тем, что рабочие органы кран-манипуляторной установки являются сменными.

3. Комплекс для бурения скважин в скальных породах п. 1, отличающийся тем, что привод поворотной башни гидравлического манипулятора выполнен в виде цепной передачи с гидроцилиндрами.

4. Комплекс для бурения скважин в скальных породах п. 1, отличающийся тем, что кабина с органами управления установлена на виброопорах.

5. Комплекс для бурения скважин в скальных породах п. 1, отличающийся тем, что содержит съемный магнит для извлечения металлических частей из буровой скважины.

6. Комплекс для бурения скважин в скальных породах п. 1, отличающийся тем, что кабина управления содержит систему кондиционирования и автономного обогревания.