Телескопическая бурильная штанга Советский патент 1985 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к телескопическим раздвижным буровым штангам, и может быть использовано в установках для бурения шпуров под анкеры при проходке горных выработок.

Цель изобретения - повышение надежности в работе штанги с обеспечением бурения восстающих шпуров.

На фиг. 1 схематично показана телескопическая бурильная штанга, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Телескопическая бурильная штанга содержит наружную секцию, выполненную в виде трубы 1 с глухим торцом в нижней части и с наконечником 2 для резца 3 и установленную в полости трубы 1 с возможностью ргчольногс перемещения внутреннюю секцию, выполненную в виде стержня 4 с некруглым (например, шестигранным) профилем сечения и осевым каналом 5. Нижний конец стержня 4 снабжен жестко связанным с ним юршнем 5, а на верхнем рас(юложен узел 6 передачи крутящего момента, включающий шпиндель 7, связанный с шестигранным стержнем 4, находящимся в зацеплении с наружной секцией, имеющей в верхней части участок с профилем, конгруэнтным профилю стержня 4.

На шпинделе 7 закреплен кожух 8, обтюратор 9, хвостовик 10 и узел фиксации относительного продольного перемещения наружной и внутренней секций, выполненный в виде гидрозамка, установленного в осеBo.vi канале стержня 4 и включающего запорный клапан в виде шарика 11 с пружиной 12, плунжер 13 с продольными пазами, мембрану 14 и поршень 15 с пружиной 16. Осевой канал 5 стержня 4 связан с гидросистемой (не показана) через гидрозамок с полостью кожуха 8 посредством каналов, образованных стаканом 17.

Полость кожуха 8 разделена эластичной перегородкой 18 на две полости, одна из которых (верхняя) заполнена маслом и сообщена с гидрозамком, а другая сообщена с гидросистемой. Полость кожуха 8, заполненная маслом, сообщается с надпоршневой полостью секций штанг через каналы стакана 17, радиальные каналы шпинделя 7 и далее через отверстие гидрозамка при открытом клапане 11 по внутреннему каналу стержня 4.

Телескопическая бурильная штанга работает следующим образом.

Забуривание и начальное бурение шпура осуществляется полностью собранной штангой. Крутящий момент от вращателя бурильной мащины через хвостовик 10 и щпиндель 7 передается на внутреннюю секцию 4 и далее через профильное сопряжение конгруэнтных поверхностей на наружную секцию 1, наконечник 2, который жестко соединен с резцом 3. Усилие подачи при этом передается с помощью упора торца трубы 1 в буртик шпинделя 7. По окончании бурения шпура на длину собранной штанги вращатель бурильной машины отводится назад, в исходное положение. Одновременно с этим осуществляется раздвижка секций щтанги путем подачи энергоносителя. От общешахтной магистрали подается технологическая вода, которая, поступая через обтюратор 9, поднимает эластичную перегородку 18 и, создавая

определенное давление в полости кожуха 8, вытесняет находящееся в ней масло через каналы стакана 17 в кольцевую полость, образованную между щпинделем 7 и стаканом 17. Далее масло через клапан 11 поступает по внутреннему каналу секции 4 в подпоршневую полость, в процессе заполнения которой происходит принудительная раздвижка секций штанги. При этом давлением масла через мембрану 14 и поршень 15 сжимается пружина 16, че.м обеспечивается

0 исключение подпора плунжером 13 клапана 11. Давление технологической воды, необходимое для выполнения операции раздвижки, находится в пределах 0,2-0,4 МПа.

По окончании операции раздвижки бурильной штанги на необходимую длину включается подача вращателя на забой и осуществляется дальнейшее бурение шпура. При этом от воздействия усилия подачи в полости трубы 1 и канале стержня 4 наводится значительное давление, которое прижимает щарик 11 к седлу осевого канала стержня 4 и исключает обратное истечение масла в полость кожуха 8. По окончании бурения вращатель со штангой с помощью автоподатчика бурильной машины отводятся в исходное положение. При этом давление в полости трубы 1 снижается до исходного. Плунжер 13 под действием пружины 16, поршня 15 и мембраны 14 поднимает щарик 11, чем обеспечивается свободное истечение масла в полость кожуха 8. „ Телескопическая сборка штанги может быть осуществлена несколькими способами.

Обеспечив достаточную жесткость эластичной перегородки 18 или сокращая ее упругим элементом, например пружиной сжатия, расположенной в полости кожуха 8 (не

5 показана) можно осуществить автоматическую сборку секций буровой щтанги за счет наводимого при этом вакуума в полости кожуха 8 над диафрагмой 18. Усилие сборки за счет вакуума при исходном давлении воды, равном 0,2-0,4 МПа, составит соответственно 1,06-2,12 кН, что достаточно для практических условий сборки буровой щтанги. Можно также повысить жесткость диафрагмы или пружины, а значит и усилие сборки в несколько раз. Помимо возврата эластичной перегородки 18 в исходное положение за счет упругих элементов, необходимый для сборки вакуум можно обеспечить специально подключенным для этой цели в сеть напорной подводящей магистрали цилиндром

возврата воды, который может срабатывать как автоматически от воздействия пружины, так и от ручного привода, установленного у пульта управления бурильной установкой. Наряду со сборкой штанги посредством наводимого вакуума и в случае

заклинивания штанги в шпуре, телескопический сдвиг (сборку) секций можно осуш,ествлять возвратно-поступательной подачей вращателя с фиксацией наружной секции штанги захватом, установленным на люнете податчика бурильной машины.

1. ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ ШТАНГА, включающая наружную секцию, установленную с возможностью продольного перемещения в ее полости внутрен.L нюю секцию с осевым каналом, связанным с гидросистемой, расположенный на нижнем конце внутренней секции и жестко с ней связанный поршень, узел передачи крутящего момента и узел фиксации относительного продольного перемещения секций, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе, наружная секция в нижней части выполнена с глухим торцом, а узел фиксации относительного продольного перемещения секций - в виде гидрозамка, установленного в осевом канале внутренней секции. 2. Штанга по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена жестко связанным с верхней частью внутренней секции кожухом, разделенным эластичной перегородкой на две полости, одна из которых заполнена маслом и сообщена с гидрозамком, а другая со(Л общена с гидросистемой. сх о 4 00