Устройство для вибровращательного бурения Советский патент 1987 года по МПК E21B7/24 

полость 25 ГЦ 23 сообщена через М 32 с поршневой полостью 18 ГЦ 1,7 и через регулируемый дроссель 33 - с М 30. Штоковая 24 полость ГЦ 23 сообщена через М 31 со штоковой 19 полостью ГЦ 17 и через регулируемьпЧ дроссель 34 - с М 28. Слив масла из ГД осуществляется через М 37 в маслобак 38, а оттуда через фильтр 39 по М 40 оно поступает в насосы 27 и 29. От насосов 27 и 29 масло подается в ГД,

1

Изобретение относится к горной промьшленности, а именно к устройствам для разрушения горных пород вибровращательным способом.

Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для вибровращательного бурения содержит раму 1 вибровраща- . тельной каретки 2, установленную на направляющей 3. В корпусе вибровращательной каретки 2 установлен вал 4 с жестко насаженными на нем щестер- нями-дебалансами 5, находящимися в постоянном зацеплении с щестернями- дебалансами 6, свободно насаженными на червячном валу 7 редуктора-вращателя. Червячный вал 7 находится в зацеплении с червячным колесом 8,, жестко закрепленным на шпинделе 9, на котором укрепляется бурильная труба IО с коронкой 11. На концах валов 4 и 7 жестко насажены звездочки 12 и 13 цепных передач, на выступах рамы 1 установлены гидродвигатель 14 вращателя и гидродвигатель 15 вибратора, связанные цепными передачами со звездочками 12 и 13. Вибровращательная каретка 2 присоединена к раме 1 пружинами 16. К направляющей 3 присоединен силовой цилиндр 17 с поршневой полостью 18 и щтоковой полостью 19, щток которого связан с рамой 1.

Направляющая 3 смонтирована на лонжеронах 20 самоходного шасси, ось 21 которого соединена с тележкой 22.

от которых вращательный момент передается на шпиндель 9, соединенный с бурильной трубой 0, оснащенной ко- ронксч 11, Последняя разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и срезывающими усилиями за счет приложения крутящего момента. Дрос-гели 33 и 34 позволяют управлять скоростью подачи или отвода каретки 2. 1 ил.

В выступе тележки 22 установлен уравнительный гидррцилиндр 23 со штоковой 24 и поршневой 25 полостями. Лонжероны 20 и тележка 22 соединены рессорой 26. Устройство снабжено насосом 27, напорная магистраль 28 которого сообщена с гидродвигателем 14 вращателя, а также насосом 29, напорная магистраль 30 которого сообщена

с гидродвигателем 15 вибратора.

Кроме того, штоковые полости 19 и 24 гидроцилиндров 17 н 23 соединены магистралью 31, а поршневые полости I8 и 25 - магистралью 32. Магистрали 28 и 31, а также 30 и 32 соединены через первый 33 и второй 34 регулируемые дроссели, а насосы 27 и 29 снабжены предохранительными клапанами 35 и 36,

I

Слив масла из гидродвигателей 14 и 15 осуществляется через магистраль 37 в маслобак 38. Из маслобака 38 масло через фильтр 39 по магистрали

40 поступает в насосы 27 и 29. Масло от насосов 27 и 29 подается в гидродвигатели вращателя 14 и вибратора 15, которые цепными передачами через звездочку I2 вал 4 вибратора, а через звездочку 13 - червячные вал 7 и колесо 8 вращателя. Жестко соединенные с валом 4 надушите шестерни-дебалансы 5 входят в зацепление с ведомыми шестернями-дебалансами 6,

свободно Насаженными на стуйицах червячного вала 7. Червячное колесо 8 передает крутящий момент на шпиндель 9, с которым соединена бурильная труба 10, оснащенная коронкой П.

31

При вращении неуравновегаенных гаестерен-дебалансов 5 и 6 образуются направленные вдоль оси бурильной трубы колебания, синхронные с частотой вращения шестерен-дебалансов. Таким образом коронка 11 разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и срезывающими усилиями, развиваемыми рабочими кромками коронки, в результате приложения крутящего момента.

Особенность вибровращательных буровых установок с раздельт 1м приводом двигателей вибратора 15 и враща- теля 14 заключается в том, что при изменении физико-механических свойст буримых пород нагрузка на двигатель вибратора 15 изменяется несущественно, а нагрузка на двигатель вращате- ля 14 существенно изменяется в зависимости от свойств буримых пород и осевого усилия бурового снаряда на забой скважины. Поэтому разность нагрузок на двигатели вибратора 15 и вращателя 14 может служить мерилом процесса бурения, а поддержание заданного соотношения этих нагрузок - основой регулирования процесса.

Автоматическое регулирование про- цесса бурения в зависимости от сопротивления горных мерзлых пород разру- щению осуществляется следующим образом.

При бурении однородных по литоло- гическому составу грунтов процесс бурения стабилизирован и нагрузка на гидродвигатели вращателя 14 и вибратора 15 не превышают допустимых зна- чений. Площадь поршневой полости 18 больще площади штоковой полости 19, поэтому буровая коронка 11 прижимается к забою с заданным усилием.

При проходке мерзлых слоев россы- пи, представленных галечникозым материалом, амплитуда колебаний вибровращательной каретки 2 увеличивается, вследствие чего уменьшается нагрузка на гидродвигатель 4 вращателя, так как коронка 11 большую часть времени находится в отрыве от забоя, поэтому давление в магистралях 28 и 31, а также в штоковой полости 19 снижается, что приводит к дополнительному прижатию буровой коронки 11 к забою. При проходке слоев россыпи, пред- ставле нньпс мелкодисперсным материа83

O

5 0

0

5

-

5

704

лом, связанным льдистой прослойкой, момент вращения на разрушающем инструменте возрастает, вследствие чего увеличивается нагрузка на гидродвига- :Тель 14 вращателя из-за постоянного контакта коронки 1 1 с разр ушаемой средой, что приводит к повышению давления в магистралях- 28 и 31 ив штоковой полости 19 силового цилиндра 17, т.е. уси-пие подачи на забой уменьшится.

Регулируемые дроссели 33 и 34 позволяют управлять скоростью подачи или отвода вибровращательной каретки 2 и тем обеспечивают возможность ведения оптимального процесса разрушения крепких пород при положительном зазоре между коронкой бурового снаряда и плоскостью забоя.

При снижении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении галечнико- вых материалов) снижается давление и в штоковых полостях 19 и 24, это приводит к прижатию бурового органа к забою, а уравнительный цилиндр 23 компенсирует реакцию силового цилиндра на рессору 26 и не дает ей сжиматься. I

Точно так же при повьщ1ении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении мелкодисперсных материалов) повышается давление в штоковых полостях 19 и 24, это приводит к уменьшению давления на забой, а уравнительный гидроцилиндр 23 не дает разжаться рессоре 26.

Формула изобретения

УстрО11Ство для вибровраш,ательного бурения, включающее самоходное шасси с подрессоренными относительно тележки лонжеронами, имеющими направляю- щ ую, на которой закреплен гидроцилиндр псдачи, шток которого связан с вибровращательной буровой кареткой с гидродвигателями вращателя и вибратора, сообщенными с напорными магистралями соответствую1цих насосов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси, устройство снабжено двумя регулируемыми дросселями и уравнительным гидроцллнндром, установленным между тележкой и лонжеронами, причем поршневая полость урав512983706

нительного гидроцилиндра сообщена с уравнительного гидроцилиндра сообще- поршневой полостью гидроцилиндра по- на со штоковой полостью гидроцилинд- дачи и через первый регулируемый ра подачи и через второй ре улируе- дроссель - с напорной магистралью мый дроссель с напорной магистралью насоса вибратора, а штоковая полость с насоса вращателя.

Изобретение относится к горному ,:делу и позволяет повысить надежность работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси. Оно имеет подрессорные относительно тележки 22 лонжероны 20 с направляющей 3, на которой установлен гидроцилиндр (ГЦ) 17 подачи. Шток ГЦ 17 связан с вибровращательной буровой кареткой 2 с гидродвигателями (ГД) вращателя 14 и вибратора 15. Последние сообщаются с напорными магистралями (М) 28 и 30 соответствующих насосов 27 и 29. Между тележкой 22 и лонжеронами 20 размещен уравнительный ГЦ 23. Поршневая с to (Л