Устройство для перемещения зарядного шланга в скважине Советский патент 1993 года по МПК E21C37/00 

вследствие того, что он обладает наименьшей рабочей поверхностью, он сжимается за счет перемещения элемента 8 вверх. При этом захваты 18 прижимаются к стенкам скважины. При превышении давления в системе значения давления сжатого газа в ка- мере исполнительного механизма 9 последний сжимается, оттягивая захваты 17 от стенок скважины. Под действием давления в системе расширяется исполнительный механизм 11, что приводит к перемещению зарядного шланга вдоль скважины. В последующем падение давления в системе приводит к разжатию исполнительного механизма 9, что приводит к

отжатию захватов 17 от стенок скважины. После падения давления в системе элемент 8 возвращается в исходное положение под действием упругости системы. В дальнейшем при помощи пульсирующего давления цикл работы устройства, повторяется многократно до достижения устройства заданной глубины скважины. Устройство, вытягивается из скважины при помощи лебедки, установленной вне скважины, Вытягивание устройства производится при одновременном воздействии на устройство пульсирующим давлением. При этом элементы устройства работают в описанном выше порядке. 8 ил.

Использование: в горной промышленности при ведении буровзрывных работ. Сущность изобретения: при помощи генератора пульсирующего давления, установленного вне скважины, в устройство подается пульсирующее давление. При включении в работу генератора пульсирующего давления в камерах исполнительных механизмов 10,11,12 и полости 13 давление возрастает. При этом разжимаются исполнительные механизмы 10 и 12. Это же давление стремится ,д разжать и исполнительный механизм 11, но

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технике буров- зрывных работ.

Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности работы и улучшение условий труда персонала.

На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные схемы предлагаемого устройства с положениями его рабочих элементов, соответствующими максимальному и минимальному значениям управляющего давления; на фиг. 3 - схема установки устройства в подземной выработке; на фиг, 4-7 - положения рабочих элементов устройства в процессе одного цикла его работы при выполнении камер в форме сильфонов; на фиг. 8 - схема устройства с камерами, выполненными в виде цилиндра с поршнями и штоком.

Устройство для перемещения зарядного шланга в скв.ажине состоит из корпуса, выполненного в виде двух концентрично установленных цилиндров 1 и 2, жестко скрепленных друг с другом и образующих сквозной кольцевой канал 3. Канал 3 сообщается через такой же канал 4, образованный зарядным шлангом 5 и скрепленным с ним шлангом 6, с источником энергии - генератором пульсирующего давления жидкости, расположенным вне скважины (на фиг, не показан). На цилиндре 1 установлены концентрично два элемента 7 и 8. Элемент 7 жестко связан с цилиндром 1, а значит и шлангами 5 и 6. Элемент 8 установлен на цилиндре 1 с зазором и может продольно перемещаться относительно последнего. В процессе работы устройства элементы 7 и 8 обладают возможностью продольного перемещения, т.е. при фиксации положения одного из них второй может совершать продольные (возвратно-поступательные)

перемещения относительно первого. В элементах 7 и 8 установлены исполнительные механизмы 9, 10 и 11. Аналогичный исполнительный механизм 12 установлен между

элементами 7 и 8. Исполнительные механизмы выполнены в виде имеющих возможность продольного расширения камер, например,сильфонов или цилиндров с поршнями и штоком. Камера, исполнительного

механизма 10 выполнена сквозной и своим выходным отверстием сообщена с камерой исполнительного механизма 12, установленного в элементе 8, Исполнительные. механизмы 9 и 11 установлены в периферийных участках соответственно элементов 7 и 8. При этом исполнительный механизм 9 установлен-в герметичной полости 13, выполненной в элементе 5. Исполнительный механизм 9 снабжен штоком 14 жестко связанным с его подвижным торцом и выходящим за пределы герметичной полости 13, в корпусе которой он уплотнен. Камера исполнительного механизма 9 заполнена сжа- тым газом расчетного давления.

Исполнительный механизм 12 снабжен штоком 15, жестко связанным с его подвижным торцом. Исполнительный механизм 11 выполнен с наименьшей рабочей поверхностью. Он связан полым кольцевым штоком

16с корпусом устройства. При этом полость камеры исполнительного механизма 11 сообщена с кольцевым каналом 3 посредством кольцевой полости штока 16. Герметичные полости камер 10, 11, 12, а

также полость 13 через каналы 3 и 4 сообщены с источником пульсирующего давления. Элементы 7 и 8 снабжены захватами 17 и 18. Приводы захватов выполнены в форме двухзвенных шарнирно-рычажных механизмов. Звенья 19 и 20 шарнирно-рычажных механизмов связаны соответственно с корпусами элементов 7 и 8 (в которых они установлены), а звенья 21 и 22 со штоками 14 и 15 соответственно исполнительных механизмов 7 и 8.

Возможный вариант применения пред- лагаемого устройства приведен на фиг. 3. Предлагаемое устройство 23 (фиг. 3) введено в скважину 24. Устройство 23 связано шлангом 6 с генератором пульсирующего давления жидкости 25 через лебедку 26. Ге- нератор 25 и лебедка 26 расположены на самоходной транспортной базе 27. На ней же предусмотрены рабочая площадка 28 на телескопическом подъемнике 29, а также подъемное устройство 30 малой механиза- ции. Взрывчатые вещества подаются в систему из емкости 31. Вариант предлагаемого устройства для перемещения зарядного шланга в скважине с исполнительными механизмами выполненными в виде цилинд- ров с поршнями 9, 10, 11, 12 и штоками 14, 15, 16 приведен на фиг. 8.

При изготовлении устройства камера исполнительного механизма 9 заполняется сжатым газом (например, азотом) и герме- тизируется. Необходимое давление сжатого газа в камере исполнительного механизма 9 определяется из условия его работы при максимальной глубине восстающей скважине, максимальной плотности используемого ВВ (взрывчатого вещества). Величина этого давления определяется из уравнения

Р -S7 L q+ PiS+ Fy

где Р - величина давления сжатого газа в камере, кгс/см2;

Sy - рабочая поверхность (площадь по- перечного сечения) подвижного торца камеры, см2;

L - максимальная глубина заряжаемой скважины, м;

q - вес погонного метра шлангов 5 и 6, заполненной В В, кгс/м;

Р.1 - максимальное давление В В при зарядке скважины, кгс/см2;

S - площадь поперечного сечения устройства, см2; .

Fy - вес устройства (без шланг), кгс;

Например: при см2; м; кгс/м; кгс/см2; см2; кгс

Р

12 кгс/см2

Уравнение составлено из условия, что при достижении в скважине уровня В В торца устройства на него воздействует давление нагнетания ВВ в скважину. Исходя из вышеприведенного уравнения следует, что

конструкция устройства обеспечивает зарядку скважин значительной глубины во много раз превышающие возможности известных аналогичных устройств. Причем, это в основном зависит от величины Р. Современные сильфоны допускают внутреннее давление более 100 кгс/см2, принимая кгс/см2, из уравнения можно определить допустимую глубину заряжаемой сква- жины. Сохраняя значения остальных параметров, имеем

. Р S -Fy 50,22 -3,24

5 10 15 20

25 0

5

/ 0

5

0

5

185М

Устройство работает следующим образом.

После ввода устройства в скважину захват 17 прижат к ее стенкам, а захват 18 отжат от них, т.к. исполнительный механизм 9 разжат под действием давления сжатого газа в его камере, в то время как нормальное состояние исполнительных механизмов 10 и 12 сжатое (см. фиг. 4). Затем при помощи генератора пульсирующего давления (например, цилиндр с поршнем, связанный редуктором с приводом) вся система заполняется несжимаемой жидкостью. Система включает в себя генератор пульсирующего давления, каналы связи 3 и 5, камеры исполнительных механизмов 10, 11, 12, и полость 13. При включении в работу генератора пульсирующего давления в вышеназванных камерах и полости 13 давление жидкости возрастает. При этом разжимаются исполнительные механизмы 10 и 12. Это же давление стремится разжать исполнительный механизм 11, однако, т.к. его рабочая поверхность наименьшая из всех имеющихся в устройстве исполнительных механизмов, то этого не происходит, а наоборот он сжимается за счет перемещения элемента 8 вверх. При этом звенья 20 и 22 шарнирно-рычажного механизма сближаются, что приводит к перемещению захватов 18 к стенкам скважины 24 (см. фиг. 5). Дальнейшее увеличение давления в системе приводит к еще большему развитию исполнительного механизма 10, что приводит к увеличению силы прижатия захватов 18 к стенкам скважины. При превышении величины давления в системе значения давления сжатого газа в камере исполнительного механизма 9 последний сжимается, оттягивая звено 21 от звена 19. Это приводит к отходу захватов 17 от стенок скважины (см. фиг. 6). При этом под действием давления в системе разжимается исполнительный механизм 11 до своего первоначального положения (см. фиг. 4). Это приводит к перемещению шлангов 1 и 2 вдоль скважины (см. фиг. 6). В последующем падение давления в системе приводит к разжатию исполнительного механизма 9, что воздействует на захваты 17, которые прижимаются к стенкам скважины (см. фиг. 7). После падения давления в системе элемент 8 возвращается в исходное положение под действием упругости исполнительных механизмов. В дальнейшем при помощи пульсирующего давления описанный цикл работы устройства повторяется многократно до достижения устройства заданной глубины скважины. В процессе зарядки скважины устройство вытягивается из нее при помощи лебедки 26 (см. фиг. 3). Для этого необходимо держать шланги 1 и 2 под постоянным натяжением, одновременно воздействуя на устройство пульсирующим давлением. При извлечении устройства из скважины перемещение устройства к устью скважины происходит начиная с положения показанной на фиг. 6. При этом натяжение шлангов приводит к пере1 мещению их к устью скважины за счет сжатия исполнительного механизма. Уменьшение давления в системе приводит к изменению положения исполнительных механизмов устройства в соответствии с фиг. 5. Повышение давления приводит их в положение изображенное на фиг. 4 и т.д.

Принцип действия и работа устройства, изображенного на фиг. 8 аналогичны вышеописанным.

Предлагаемое устройство для перемещения зарядного шланга позволяет производить заряжание скважин и патронированными ВВ.

Предлагаемая установка, по сравнению с прототипом, обладает следующими преимуществами:

- значительно повышается надежность работы устройства вследствие упрощения

конструкции (использование гидравлики взамен пневматики, исключения из конструкции пневмоцилиндров, клапанов);

- существенное улучшение условий труда персонала вследствие исключения пыле- образования, т.к. исключается выход рабочей среды {жидкости гидросистемы) в атмосферу.

Необходимое давление сжатого газа в

камере исполнительного механизма 9 заполняется сжатым газом (например, азотом) и герметизируется.

Форм ул а изобретения Устройство для перемещения зарядного шланга в скважине, включающее концентрически установленные с возможностью взаимного продольного перемещения несущие зарядный шланг элементы с захватами, первый из которых жестко закреплен с зарядным шлангом, исполнительный механизм, источник энергии и канал из связи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе и улучшения условий труда, исполнительный механизм выполнен в виде имеющих возможность продольного расширения камер, одна из которых выполнена сквозной, расположена между элементами и своим выходным отверстием сообщена с камерой,

установленной во втором элементе, и вы- полнена с наименьшей рабочей поверхностью, а другая заполнена сжатым газом и установлена в герметичной полости, выполненной в первом элементе, при этом герметичная полость и камеры, за исключением камеры со сжатым газом, через канал связи сообщены с источником пульсирующего давления, а привод захватов выполнен в форме двухзвенного шарнирно-рычажного

механизма, первые их звенья связаны с корпусом элемента, в котором они установлены вторые - соответственно с камерами с наименьшей рабочей поверхностью и заполнены сжатым газом.

Фе/2.3

л /