Буроклиновое устройство для разрушения монолитных объектов Советский патент 1985 года по МПК E21C37/02 

11384 а вторым торцом связанной с полумуфтой. 2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что боковые гра98ни распорного клина и прилегающие к ним поверхности щек выполнены в поперечном сечении с одинаковыми радиусами закругления, постоянными по длине щек и клина.

1. БУРОКЛИНОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее направляющую раму, установленную на раме ударно-вращательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на, боковых гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты. Установленной на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль -оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет, о тличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности устройства путем повьш1ения прочности конструкции буроклинового рабочего органа, распорный клин выполнен в продольном сечении в форме ромба, вытянутого вдоль оси штанги и жестко связывающего соответствующую часть буровой штанги с коронкой вершинами с острыми углами, а раздвижные щеки шарнирно связаны с обоймой посредством парных боковых тяг, образующих окна для размещения вершин ромба распорного клина с тупыми углами, при этом обойма установлена в направляющем люнете с возможностью вращения вокруг оси буровой штанги, части буровой штанги установлены с возможностью продольного перемещения относительно обоймы со щеками и (Л фиксации свободных торцов щек от раз(Двигания в коронке, а часть штанги с распорным клином подпружинена в. обойме со стороны клина, причем механизм переключения режимов работы выполнен в виде неподвижной зубчатой рейки, жестко установленной 00 вдоль направляющей рамы, параллель00 4iak ной ей подвижной зубчатой рейки, связанной с бурильной машиной, несуi;0 щей каретки, жестко связанной с лю00 нетом и установленной на направляющей каретке с возможностью продольного перемещения, управляющей плиты с фиксирующим пальцем и диагональным пазом, кинематически связанной с приводом и установленной на несущей каретке с возможностью подеречного перемещения относительно нее и попеременного зацепления фиксирующим пальцем с зубчатыми рейками, и управляющей вилки, установленной одним торцом в диагональном пазу с возможностью перемещения вдоль него.

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано также в строительстве (для разрушения фундаментов, стен, вечномерзлых пород и т.д.).

Известны клиновые устройства для разрушения горных пород, содержание корпус, защемленные в нем верхними концами распорные пластины (щеки) и входящий между ними клин с гидроприводом t1 3.

Однако данное устройство разрушает породу только в том случае, если оно помещено в шпур, пробуренный в этой породе. Для бурения шпуров необходимо дополнительно специальное оборудование.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буроклиновое устройство для разрушения монолитных объектов, содержащее направляющую раму, установленную на раме ударно-вр,ащательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на боковьпс гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты, установленйой на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет 23.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной надежностью, которая связана с необходимостью установки клина внутри буровой штанги. Кроме того, в щеках и клине возникают чрезмерно большие напряжения вследствие малой площади контакта рабочих граней клина со щеками и последних с породой.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности устройства путем повьш1ения прочности конструкции буроклинового рабочего органа.

Указанная цель достигается тем, что в буроклиновом устройстве для разрушения монолитных объектов, содежащем направляющую раму,установленную на раме ударно-вращательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на боковых гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты, установленной на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной ма- . шины и направляющий люнет, распорный клин выполнен в продольном сечении в форме ромба, вытянутого вдоль оси штанги и жестко связывающего соответствующую часть буровой штанги с коронкой вершинами с острыми углами, а раздвижные щеки шарнирно связаны с обоймой посредством парных боковых тяг, образующих окна для размещения вершин ромба распорного клина с тупыми углами, при этом обойма установлена в направляющем люнете с возможностью вращения вокруг оси буровой штанги, части буровой штанги установ лены с возможностью продольного перемещения относительно обоймы со щеками и фиксации свободных торцов щек Ьт раздвигания в коронке, а часть штанги с распорным клином подпружинена в обойме со стороны клина, причем механизм переклю 1ения режимов работы выполнен в виде неподвижной зубчатой рейки, жестко установленной вдоль направляющей рамы, параллельной ей подвижной зубчатой рейки связанной с бурильной машиной, несущей каретки, жестко связанной с люнетом и установленной на направляющей каретке с возможностью продольного перемещения, управляющей плиты с фиксирующим пальцем и диагональным пазом, кинематически связанной с приводом и установленной на несущей каретке с возможностью поперечного перемещения относительно нее и попе ременного зацепления фиксирующим пальцем с зубчатыми рейками, и управляющей вилки, установленной одним торцом в диагональном пазу с. возможностью перемещения вдоль-него а вторым торцом связанной с полумуф той. Кроме того, боковые грани распор ного клина и прилегающие к ним поверхности щек выполнены в поперечно сечении с одинаковыми радиусами закругления, постоянными по длине щек и клина. На фиг. 1 показано положение уст ройства при бурении; на фиг. 2 положение устройства при расколе; на фиг, 3 - положение узлов механиз ма переключения режимов работы при бурении, вид в плане; на фиг. 4 то же, при расколе; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 6 сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7 сечение В-В на фиг. 1. Устройство для разрушения горных пород содержит направляющую раму 1 с податчиком 2, домкратом 3 и направляющим люнетом 4, установленную на раме бурильную машину 5 с разъемной буровой штангой 6 и корон кой 7, раздвижные щеки 8, соединительный механизм 9, механизм 10 переключения режимов работы, пневмоили гидросистему и пульт управления. В данном устройстве предусматривается использовать существующие пневматические или гидравлические бурильные машины вращательно-ударного или ударно-вращательного действия, а также соответствующие им податчики. Рабочим инструментом бурильной головки является разъемная штанга 6, состоящая из приводной полуштанги 11 и полуштанги 12 с бурильной коронкой 7. Обе полуштанги соединяются одна с другой обоймой 13соединительного механизма 9. Полуштанга 12 выполнена в виде клина с цилиндрическими поверхностями рабочих граней в поперечном сечении. Выступающие участки (плечи) 14 рабочих граней клина размещены В окнах распорных щек 8. Такое решение позволяет уменьшить диаметр закладного устройства. Щеки 8 облегают рабочие грани клина и своими основаниями 15 шарнирно укреплены в обойме 13, а выступами 16 - в кольцевой проточке 17 буровой коронки 7. Это увеличивает жесткость полуштанги 12 при бурении. Распорные щеки изготавливают таких размеров, чтобы при бурении между заплечиками 18 щек обеспечивался канал 19 диаметром CBbmie 3 мм для удаления бурового шлама из шпура 20 при бурении негабарита 21. Обойма 13 выполнена в виде кулачковой полумуфты 22, смонтированной на люнете 4, в свою очрредь смонтированном на несущей каретке 23. Полумуфта 24 одета на приводную полуштангу 11 и связана с податчиком 2 посредством механизма 10 переключения режимов работы. Полумуфта 22 в люнете 4 укреплена с возможностью ее вращения относительно продольной оси. В этой полумуфте создано гнездо 25, в котором размещена с возможностью лишь осевого перемещения относительно полумуфты 22 головная часть полуштанги 12 с упругим зле-ментом (пружиной) 26 и выступами 27. Упругий элемент предназначен для возврата полуштанги 12 в исходное положение, а выступы - для удержания упругого элемента и самой полуштанги в гнезде и предотвращения перекоса полуштанги 12. Полумуфта 24 по полуштанге 11 механизмом 10 перемещается лишь в осевом направлении, а вращение ее выполняется полуштангой 11, которая имеет для этого или фигурное сечение, или специальные выступы. На полумуфте 24 образован также кольцевой паз 28 для размещения управляющей вилки 29, Механизмом 10 переключения режимов работы полумуфты 22 и 24 могут быть соединены так, что их кулачки входят в соответствующие выемки и полумуфты действуют как единый механизм. При этом оси полумуфт совпадают, а для улучшения подачи промыночной жидкости в шпур промывочные отверстия 30 полуштанг 11 и 12 соединены через втулку 31. Конструктивно механизм переключе ния режимов работы вьшолнен в виде управляющей плиты 32 и привода. В качестве последнего предусмотрено, в частности, использовать гидроили пневмоцнлиндр 33 со штоком 34, установленные перпендикулярно оси податчика 2 и обеспечивающие траекторию движения плиты, перпендикуляр ную этой же оси. Плита 32 и ее привод cмoJ тиpoвaны на каретке 23 люнета 4 .. На наружней стороне плиты 32 соз дан диагональный паз 35, в котором свободно установлена пята 36 вилки 29. Паз 35 выполнен такой формы, что пята 36 имеет возможность совер шать лишь прямолинейное движение в пределах паза. На тьшьной стороне плиты 32 установлен фиксирующий палец 37. Переключатель способен входить в зацепление с зубчатыми рейка ми 38 и 39, установленными в одной плоскости, с зубьями навстречу друг Другу, соответственно одна на внутренней стороне податчика 2, а втора на бурильной машине 5. Устройство работает следуйщим образом. Устройство устанавливают на нега барит 21, вьфавнивают домкратом 3 в требуемое положение и соединяют с энергетическими пневмо™ или гидромагистралями. Перед бурением буриль ная машина 5 поднята в крайнее верх нее исходное положение и в ее патро не- закреплена приводная полуштанга 11, а полумуфты 22 и 24 находятся в зацеплении. При этом полуштанга 12 максимально введена в центральное гнездо 25 полумуфты 22 и ее торец соприкасается с троцом полушталги 11, а втулка 31 находится в промыво ном отверстии, Шарнирно закрепленны на полумуфте 22 щеки 8 облегают полуштангу 12 по рабочим граням клина и своими выступами 16 зафиксированы от раздвижения -в ольцевой проточке 17 коронки 7 и удерживаются кольцевой пружиной. Шток 34 цилиндра 33 вьщвинут и плита 32 находится в крайнем положении, обеспечивающем соединение полумуфт 22 и 24. Каретка 23 люнета 4 посредством пальца 37 соединена через зубчатую рейку с бурильной машиной 5, что обеспечивает их совместное перемещение. При включении бурильной машины 5 и податчика 2 в работу устройство начинает бурить шпур 20. При этом ударный импульс от ударника бурильной машины 5 через приводную полуштангу 11 передается нижней полуштанге 12 и далее на. коронку 7. Крутящий момент от бурильной машины 5 через приводную полуштангу 11 передается полумуфте 24, а с нее посредством зацепления - полумуфте 22 и далее на полуштангу 12с коронкой 7. Получая удары и вращение, коронка 7 обеспечивает бурение шпура 20. Когда шпур пробурен на необходимую глубину, бурильная машина 5 отключается, и податчиком 2 буровой инструмент совместно с бур5шьной машиной 5, полумуфтами и люнетом 4 поднимают над забоем шпура на расстояние, несколько большее хода клина. Далее шток 34 цилиндра 33 перемещает плиту 32 в противоположное первоначальному крайнее положение. При зтом пята 36 вилки 29 двигается в пазе 35 и разъединяет полумуфты 22 и 24, а палец 37, выйдя из зацепления с рейкой 38, осуществляет зацепление с рейкой 39. Последнее приводит к тому, что каретка 23 люнета 4 фик- сируется на корпусе податчика 2 и не перемещается совместно с бурильной головкойо После этого вновь включают в работу бурильную машину 5, и податч;ик 2 начинает перемещать ее в направлении на забой. Тогда крутящий момент не передается на ползмуфту 22 и поуштайгу 12, а ударный импульс от ударника через полуштангу 11 поступает на полуштангу 12 и вызывает ее перемещение. Так как при этом полууфта 22 не перемещается, полуштанга 12j выполненная в виде клина, перемещается между щеками 8 и раздвигает их. Удары по клину наносятся

.711

до тех пор, пока в негабарите не образуются трещины, т.е. пока он не разрушится. После этого устройство выключается. При переводе на следующий негабарит цикл работ повторяется

Данное устройство позволяет повысить ресурс работы за счет сниже11

384988

ния напряжений в инструменте (пара клин - щеки), использования более прочной конструкции части буровой штанги с коронкой (взамен трубчатой 5 конструкции), повьпиения надежности устройства в работе и упрощения конструкции механизма переключения режимов работы.

Фиг.1

fJ

x

S

53

W ,5

35

.5

J3

/

3

П

0