Перфоратор для бурения горных пород Советский патент 1979 года по МПК E21B6/08 

. ...

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к перфораторам для бурения горных пород; оно может применяться при разработке месторождений полезных ископаемых, при проходке туннелей для бурения шпуров и скважин в породах различной крепости.

Известен перфоратор для бурения горных пород, включающий поршень-ударник; воздухораспределитель, имеющий отверстие и проточки, сообщенные через переключатель с магистралью сжатого воздуха каналами, один из которых сообщен с рабочими полостями вращателя а другой - с его холостыми полост;5ми; переднюю и заднюю головку; буродержатель и вращатель.с ротором и статором и храповым механизмом 1.

Указанный перфоратор работает в режиме ударно-поворотного бурения и поэтому эффективно может быть использован только в узком диапазоне характеристик горных пород.

Наиболее к описываемому изобретению по технической сущности и дости- -. гаемому эффекту является перфоратор для бурения горных пород, включающий корпус, поршень-ударник с проточкой, вращатель;

со статором и ротором, образующи ми рабочие и холостые полости, воздухораспределитель с переключателем, кольцевыми проточками -И воздухоподводящими,каналами, сообщающими рабочие полости вращателя с

сетью Сжатого воздуха через проточку поршня-ударника 2.

Указанный перфоратор осуществляет поворот бурового инструмента только в конце прямого ходя порщня-ударника и работает в режиме ударно-поворотного бурения, а

поэтому может быть эффективно использован только в узком диапазоне характеристик горных пород, который не захватывает породы средней крепости, вязкие и крепкие абразивные породы.

.Целью изобретения является повыщение скорости бурения пород различной крепости путем избирательного установления ударноповоротного или ударнб-вращательного режимов работы в зависимости от крепости Породы.

Цель достигается тем, что 6 воздухораспределителе выполнены дополнительные каналы сообщающие рабочие полости вращателя с сетью сжатого воздуха, а в теле статора сделан дополнительный канал, сообщающий холостые полости вращателя с атмосферой или с сетью сжатого воздуха для реверсивного вращения бура. На фиг. I изображен частичный продольный разрез перфоратора, работающего в режиме ударно-поворотного бурения с поворотом бура в конце прямого хода поршняударника; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг., 1; на фиг. 3 - частичный продольный разрез перфоратора, работающего в режиме ударно-поворотного бурения с поворотом бура в конце обратного хода поршня-ударника; на фиг. 4 - частичный продольный разрез перфоратора, работающего в режиме ударно-вращательного бурения. Перфоратор состоит из ударного узла 1, передней головки 2, задней головки 3 и врашателя 4, которые стянуты стяжными болта.ми 5. В передней части ударного узла 1 размещен воздухораспределитель 6, в котором установлен переключатель 7с центральным отверстием 8 и пазом 9. Центральное отверстие 8 через трубопровод 10 и канавку 11 крана 12 соединено с источником сжатого воздуха. В воздухораспределителе 6 выполнены дополнительные каналы 13, 14 и 15, которые герметично разделены друг от друга поверхностью переключателя 7. Каждый из дополнительных каналов 13, 14 и 15 может быть соединен через паз 9 переключателя 7 с центральным отверстием 8. В воздухораспределителе 6 имеются каналы 16 и 17,- герметично изолированные друг от друга и соединенные с кольцевой проточкой 18, которая выполнена на переднем торце воздухораспределителя 6 и плотно контактирует с задним торцом вращателя 4. Вращатель 4 содержит статор 19 с продольными пазами, внутри которых установлены подпружиненные лопатки 20, и расположенный внутри статора 19 ротор 21 кулачкового профиля. Кулачки имеют контакт с цилиндрической поверхностью статора 19. В свою очередь, подпружиненные лопатки 20 статора 19 контактируют с кулачковой поверхностью ротора 21. В результате имеется равное количество рабочих полостей 22 и холостых полостей 23 вращателя .4. Рабочие полости 22 соединены с кольцевой проточкой 18 каналами 24. К холостым полостям 23 подведены каналы 25, которые связаны с кольцевой проточкой 26, выполненной на заднем торце передней головки 2. Кольцевая проточка 26 соединена через отверстие 27 статора 19, трубопровод 28 и канавку 29 крана 12 с атмосферой. Рабочие полости 22 вращателя 4 могут соединяться с магистралью сжатого воздуха: только в конце прямого хода поршняударника 30 (см. фиг. 1), когда выточка 31 поршня-ударника 30 связывает дополнительный канал 13 с каналом 16, а паз 9 переключателя 7 соединен с дополнительным каналом 13 воздухораспределителя 6; только в конце обратного хода поршняударника 30 (см. фиг. 3), когда выточка 31 поршня-ударника 30 связывает дополнительный канал 14 с каналом 17, а паз 9 переключателя 7 соединен с дополнительным каналом 14; постоянно (см. фиг. 4), когда паз 9 переключателя 7 соединен с .дополнительным каналом 15 воздухораспределителя 6. В переднюю головку 2 соосно с порщнемударником 30 установлен хвостовик 32, имеющий связь с ротором 21 вращателя 4. Передняя часть хвостовика 32 проходит через центральное отверстие буродержателя 33, который закреплен на передней головке 2, и в буродержателе 33 расположен амортиза-. тор 34. К задней головке 3 подключен патрубок 35 центральной промывки устья скважины. При включении, перфоратора (с.м. фиг. 1) сжатый воздух поступает в заднюю |-оловку 3 и с помощью помешенной в ней клапанной коробки подается в ударный узел 1. Под действием сжатого воздуха порщень-ударник 30 совершает возвратно-поступательное движение и наносит в конце рабочего хода удары по ограниченному буртиком хвостовику 32. Хвостовик 32 удерживается в передней головке 2 буродержателем 33, который в рабочем положении фиксируется пружиной 36. Отдельно от ударного узла 1 сжатый воздух подводится к крану 12, который с помощью канавок 11 и 29 соединяет рабочие полости 22 и холостые полости 23 вращателя 4 или с магистралью, или с атмосферой. Вращатель 4 может работать в двух режимах: в ударно-поворотном и удар о-вра}Дательном. дарно-поворотныи режим делится на два вида:. поворот хвостовика 32 осуществляется в конце прямого хода поршня-ударника 30 (см. фиг. 1); поворот хвостовика 32 осуцдествляется в конце обратного хода поршня-ударника 30 (см. фиг. 3).Перфоратор в каж.цом режиме работает следуюшим образом. Для осуществления поворота хвостовика 32 в конце прямого хода поршня-ударника 30 переключатель 7 повернут так, что паз 9 соединяется с дополнительным каналом 13. Сжатый воздух из магистрали подается через канавку 11 крана 12 и трубопровод 10 в центральное отверстие 8 переключателя 7, далее - через паз 9, дополнительный канал 13 воздухораспределителя 6, выточку 31 поршня-ударника 30 и каналы 16 воздухораспределителя 6 в кольцевую проточку 18, а через каналы 24 статора 19 - в рабочие полости 22 вращателя 4. Под действием сжатоговоздуха ротор 21 осуществляет импульсный поворот по часовой стрелке на опредеенный угол за каждый двойной ход поршняударника 30 и передает вращение связанному с ротором 21 хвостовику 32. В это время отработанный воздух из холостых полостей 23 вращателя 4 через каналы 25 статора 19, проточку 26 передней головки 2, Ьтверстие 27 статора 19, трубопровод 28 и канавку 29 крана 12 выходит в атмосферу. Для поворота хвостовика 32 в конце обратното хода порщня-ударника 30 сжатый воздух из магистрали подается через канавку 11 крана 12 и трубопровод 10 в центральное отверстие 8 переключателя 1. В это время переключатель 7 повернут так, что паз. 9 соединен с дополнительным каналом 14. Далее сжатый воздух через паз 9 переключателя 7, дополнительный канал 14 воздухораспределителя 6, выточку 31 поршняударника 30 и каналы 17 поступает в кольцевую проточку 18 воздухораспределителя 6, .а через каналы 24 статора 19 - в рабочие полости 22 вращателя 4. Под действием сжатого воздуха ротор 21 и связанный с ним хвостовик 32 осуществляют поворот на некоторый угол по часовой стрелке за каждый двойной ход поршня-ударника 30. Отработанный воздух из холостых полостей 23 вращателя 4 выходит в атмосферу.

Для постоянного вращения хвостовика 32 переключатель 7 повернут так, что паз 9 соединяет центральное отверстие 8 переключателя 7 с дополнительным каналом15 воздухораспределителя 6 (см. фиг. 4). Сжатый воздух из магистрали через канавку 11 крана 12, трубопровод 10, центральное отверстие 8 переключателя 7, паз 9, дополнительный канал 15, кольцевую проточку 18 воздухораспределителя 6 и каналы 24 статора 19 поступает в рабочие полости 22 вращателя 4. Под действием сжатого воздуха ротор 21 и связанный с ни.м хвостовик 32 осуществляют вращение по часовой стрелке. Из холостых полостей 23 вращателя 4 отработанный воздух выходит в атмосферу.

Для реверсивного вращения хвостовика 32 кран 12 должен быть повернут на 90°. В результате поворота крана 12 канавка 11

соединяет магистраль сжатого -воздуха с трубопроводом 28, а канавка 29 - трубопровод 10 с атмосферой. Сжатый воздух поступает в холостые полости 23 вращателя 4, а отработанный воздух из рабочих полостей 22 вращателя 4 выходит в атмосфеРУПрименение предлагаемого перфоратора позволяет бурить каждую конкретную горную породу иЛи руду в оптимальном для нее режиме, что повышает техническую скорость бурения на 30-бО /о; в крепких абразивных породах стойкость буровых коронок увеличивается в 1,5-2 раза, что, в итоге, увеличивает производительность бурения на 25-40%.гФормула изобретения

i

Перфоратор для бурения горных пород, включающий корпус, порщень-ударник с проточкой, вращатель со С1;атором и ротором, образующими рабочие и холостые полости, воздухораспределитель .с переключателем, кольцевыми проточками и воздухоподводя щими каналами, сообщающими рабочие полости вращателя с сетью сжатоговоздуха через проточку порщня-ударника, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости бурения пород различной крепости путем избирательного установления ударно-поворотного или ударно-вращательного режимов работы в зависимости от крепости породы, в теле воздухораспределителя выполнены дополнительные каналы, сообщаю цие рабочие полости вращателя с сетью сжатого воздуха, а в теле статора выполнен дополнительный канал, сообщающий холостые полости вращателя с атмосферой или с сетью сжатого воздуха для реверсивного вращения бура.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 209365, кл. Е 21 С 3/04, 1965.

2.Авторское свидетельство № 335374, кл. Е 21 С 3/04, 1971.