Устройство для бурения шпуров Советский патент 1992 года по МПК E21B19/86 

Изобретение относится к горной промышленности и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1484930.

Известное устройство содержит расположенные внутри корпуса и соосно закрепленные на опорном диске, трубу-шпиндель и наружный цилиндр с сообщающимися внутренними объемами, заполненными рабочей жидкостью и снабженными поршнями. Наружный поршень посредством толкателей связан с гайкой, взаимодействующей посредством резьбы с трубойшпинделем и посредством шлицевого соединения с корпусом, подвижным относительно опорного диска. В полости трубы-шпинделя размещена шнековая штанга, взаимодействующая с поршнем и свободным крйцом цилиндра, имеющим фигурную форму, соответствующую форме штанги. Опорный диск связан со шпинделем привода, а корпус - с механизмом торможения.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность при возврате в исходное положение (обратном ходе), так как при этом кинематическая связь между штангой и поршнем в трубе-шпинделе утрачивается и при большом трении о стенки шпура веса штанги может оказаться недостаточно для ее извлечения из массива. Кроме этого, уплотнение поршня в трубешпинделе также может требовать достаточно больших усилий для его перемещения, превышающих силь) атмосферного давления, которые должны вернуть поршень в исходное положение при обратном ходе устройства. В результате как штанга, так и поршень в трубе-шпинделе могут застрять в промежуточном положении, что препятствует продолжению работы устройства.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бурения шпуров, содержащем корпус, внутри которого установлена связанная с приводом вращения трубашпиндель, в полости которой с возможностью поступательного перемещения размещена буровая штанга, на одном из концов которой закреплен поршень и емкость для рабочей Жидкости, связанная с подпоршневой полостью буровой штанги посредством отверстий в трубе-шпинделе, механизм торможения корпуса и установленный внутри корпуса охватывающий трубу-щпиндель дополнительный поршень, который посредством толкателей связан с гайкой, установленной с возможностью вздимодействия с трубой-шпинделем посредством резьбы, выполненной на ее внешней

поверхности, а с корпусом - посредством шлицевого соединения, при этом емкость для рабочей жидкости выполнена в виде цилиндра, в полости которого размещен дополнительный поршень, привод вращения имеет опорный диск, на котором жестко закреплены труба-шпиндель и цилиндр, при этом корпус установлен на опорном диске с возможностью вращения относительно последнего, а свободный конец трубы-шпинделя в сечении имеет фигурную форму, соответствующую форме штанги, которая выполнена в виде шнека, штайга связана с поршнем посредством шарового шарнира,

5 а поршень связан с дополнительным поршнем посредством гибкого элемента, при этом отношение площадей поршней равно целому числу, а участок гибкого эпемеита, находящийся в рабочей полости цилиндра

0 образует между поверхностями дополнительного поршня и опорного диска полиспастную систему с числом ветвей, равным отношению площадей поршней.

Штанга связана с поршнем с помощью

5 гибкого элемента, при этом отношение пцощадей поршней равно целому числу, а участок гибкого элемента, находящийся в рабочей полости цилиндра, образует между поверхностями дополнительного поршня и

0 опорного диска полиспастную систему с числом ветвей, равным отношению площадей поршней.

Такое выполнение устройства обеспечивает при осуществлении обратного хода

5 перемещение поршня со штангой в соответствии со скоростью перетекания жидкости из полости трубы шпинделя в полость цилиндра. При этом как к поршню так и к штанге прикладываются усилия от дополнительного поршня, достаточное для их движения.

На фиг.1 представлено устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 - сечение А - А на фиг. 1; на фиг.З - развертка полиспастно5 го соединения между дополнительным поршнем и опорным диском при соотношении площадей поршней равному четырем,

Устройство содержит корпус 1, внутри которого соосно друг с другом установлены

0 емкость для рабочей жидкости, выполненная в виде цилиндра 2, и труба-шпиндель 3, жестко связанные с опорным диском 4, укреплены на приводе 5 вращения. Корпус 1 установлен на диске 4 с возможностью вращения относительно последнего посредством подшипников 6. В полости трубы шпинделя с возможностью поступательного перемещения размещена буровая штанга 7, которая выполнена в виде шнека, один из концов которого связан с поршнем 8, Устройство имеет механизм 9 торможения корпуса 1, который выполнен в виде охватывающей корпус муфты. Внутри корпуса 1 установлен охватывающий трубу-шпиндель 3 дополнительный поршень 10, который с помощью толкателя 11 жестко связан с гайкой 12, установленной с возможностью взаимодействия с трубой-шпинделем 3, посредством резьбы, выполненной на ее внешней поверхности, а с корпусом 1 - посредством шяицевого соединения в виде продольных пазов на внутренней поверхности корпуса 1.

Полость 13 между стенками цилиндра 2 и трубы шпинделя 3 заполнена рабочей жидкостью и связана с подпоршневой полостью 14 в трубе-шпинделе 3 с помощью отверстий 15, выполненных втрубе-шпиндбле 3. Устройство имеет деформирующие пружины 16, корпус закрыт крышкой с уплотйителем 18. Связь буровой штанги 7с поршнем 8 выполнена в виде шарового шарнира 19, кроме этого, поршень 8 связан с дополнительным поршнем 10 посредётвом гибкого элемента 20, часть которого об-разует в рабочей полости цилиндра 2 полиспастную/систему, огибая шкивы 21, укрепленные на повер,хностях опорного дИска 4 и дополнительного поршня 10. При этом отношение площадей поршней 10 и 8 равно целому числу, а количество ветвей полиспаста равно этому же числу.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении поршня 8 (фиг. 1) штанга 7 вставлена внутрь трубы-шпинделя 3 и связана шаровым шарниром 19 с поршнем 8, дополнительный поршень 10 и гайка 12 находятся а крайнем верхнем положении. Включением сверла опорный диск и все установленные на нем элементы приводят во вращение. Далее трубчатый Kppnycl тормозят муфтой 9. Благодаря подшипни кам 6 торможение трубчатого 1 не передается опорному диску 4, который п должает вращаться с прежней скоростью и посредством верхней части трубы-шпйндёля 3 передает это вращение штанге 7, tak как сечение в верхней части трубы-шпийделя имеетту же форму, что и форма поперечного сечения штанги 7.

Вследствие связи гайки 12 с продольными пазами на корпусе 1 торможение корпуса 1 приводит также к торможению |;айки 12. Так как при этом возникает разность скоростей врдщения Гайки 12 и трубцшпинделя 3. гайка навинчивается на резьбу, опускаясь и перемещая толкателямиЛ дополнительный поршень 10 вниз. Рабочая жидкость из цилиндра 2 перетекает

под давлением в трубу-щпиндель 3 через отверстие 15 в ее нижней части, толкая поршень в месте со штангой 7 вверх. Тем самым осуществляется подача штанги и бурение 5 шпура. При этом гибкий элемент 20 не препятствует поршня 8, так как соответствие между отношением площади поршней 10 и 8 и числом ветвей полиспастной системы обеспечивает подачу необхо0 ДИМОЙ длины элемента 20 вслед за поршнем 8. В крайнем нижнем положении поршень 10 сжимает пружины 16, чем производится нарастание момента на корпусе 1 и остановки подачи штанги 7.

5 Для возврата устройства в исходное положение производят реверс вращения сверла. Тогда, после включения сверла и торможения корпуса 1 муфтой 9, гайка 12 перемещается по резьбе вверх, поднимая

0 дополнительный поршень 10. При этом жидкость из полости трубы-шпинделя 3 перетекает обратно в цилиндр 2, а поршень 8 опускается со скоростью падения уровня жидкости в трубе-шпинделе 3. Это происходит потому, что дополнительный поршень 10, поднимаясь, перемещает также шкивы 21, укрепленные на нем. При этом гибкий элемент 20, огибающий эти шкивы, приобретает на своем конце скорость, превосходящую скорость подьема поршня 10 во столько раз, сколько ветвей имеется в образованном им полиспасте. Следовательно, скорость перемещения поршня 8, соединенного с элементом 20, во столько раз превосходит скорость поршня 10. Но так как вследствие соответствующего отношения этих поршней тpeбyetcя именно эта скорость, процесс возврата устройства в исходное положение происходит без перебоев. При этом вместе с поршнем 8 опускается и штанга 7, связанная с ним шаровым шарниром 19.

Введение в устройство шаровой шарнирной связи между поршнем, в трубе5 шпинделе и штангой, а также соединение поршней гибкой полиспастной связью вкупе с соответствующим отношением площадей поршней позволяют обеспечить надежную работу устройства как при пря- /

0 мом, так и обратном ходе, исключив возможность застревания буровой штанги и поршня в промежуточном положении.

Формула изобретения Устройство для бурения шпуров по

5 авт.св. № 1484930, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, штанга связана с поршнем посредством шарового шарнира, а , поршень связан с дополнительным поршнем посредством гибкого элемента, при

этом отношение площадей основного и дополнительного поршней равно целому числу, а участок гибкого элемента, нахо дящийся в рабочей полости цилиндра .образует между поверхностями

дополнительного поршня и опорного диска полиспастную систему с числом ветвей, равным отношению площадей основного и дополнительного поршней.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам: ДЛИ бурения шпуров. Цель изобретения >&- повышение надежности работы'устройства. Устройство имеет корпус 1, установленный на диске 4. укрепленном на приводе вращения 5, Штанге 7 выполнена в виде шнека, один конец которого жестко связан с ntipu^-нем8. а другой с дополнительным поршнем 10, Штанга 7 связана с поршнем 8 посредством шарового шарнира 19, Поршень 8,свя- зан с дополнительным поршнем 10 посредстврм гибкого элемента 20, Отношение площадей поршней равно целому числу, а участок гибкого элемента 20 .находящийся в рабочей полости цилиндра .образуе- ет между поверхностями дополнительного поршня 10 и опорного диска 4 полиспа- стную систему с числом ветвей, равным отношению площадей поршней. Включением сверла опорный диск 4 и все установленные на нем элементы приводят во вращение. Корпус 1 тормозят муфтой 9. Это приводит к торможению тайки 12. перемещению поршня -10 вниз, подаче штанги 7 вверх. Для возврата Щтанги 7 в исходное положение производят реверс привода вращателя, 3 ил.

А-А

Фиг 2

/ поршню 8

If 21

Фиг.1