Буровой станок Советский патент 1982 года по МПК E21B17/03 

Изобретение относится к буровым станкам для бурения взрывных и технологических cKsanwH и, в частности может быть использовано для создания буровых станков с передним наращиванием става штанг. Известен буровой станок, включающий разборный став штанги и зажимные патроны, один из которых состоит из корпуса шпинделя, замкового элемента в виде кулачков и силового поршневого устройства 11 . Недостатком известного станка является то, что имеет место проворот зажимных элементов по штанге, вследствие чего штанги быстро выходят из строя. Кроме того, возможно падение става штанг при резком снижении сетевого давления сжатого воздух или его выключении. При спускоподъемных операциях приходится применять штанговые ключи, что часто приводит к производственному травматизму, а для облегчения развинчивания штанг - ручное простукивание места соединения штанг. Известен также буровой станок, включающий зажимной патрон, в корпусе которого размещен поршень со штоком имеющим конусьый раструб, взаимодействующий с клиновидными зажимными кулачками, размещенными в окнах гильзы 121. Недостатком этого станка является то, что при разворачивании имеет место проскальзывание зажимных элементов относительно штанги и, следовательно, остается необходимость в использовании штанговых ключей и простукивании резьбового соединения. Цель изобретения - повышение производительности станка и улучшение условий работы. Указанная цель достигается тем, что замковый элемент ведущего патрона выполнен с боковыми продольными бойками, -а штанга имеет секторные

кольцевые выборки с продольными наковальнями на ее конце, причем продольные бойки входят в секторные кольцевые выборки для передачи штанге крутящего момента, при этом минимальный угловой зазор между бойками замкового элемента и наковальней кольцевой выборки на штанге выполнен не менее Ю ,

Силовое устройство перемещения гильзы ведущего патрона выполнено в виде силового цилиндра с захватом и пружины сжатия, установленной между выполненными на гильзе и шпинделе упорными буртиками.

Торцовые поверхности продольных бойков замкового элемента и секторной кольцевой выборки на конце штанги, контактирующиемежду собой, выполнены со скосами.

На фиг. 1 изображен вариант исполнения бурового станка пневмоударного бурения для подземных горных работ; на фиг. 2 - ведущий патрон, продольный разрез; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2.

Буровой станок состоит из направляющей рамы 1, шарнирно установленно на распорной колонке 2. На направляющей раме 1 имеется вращатель 3, кинематически соединенный со штоком податчика 4, установленного на напраляющей раме. На вращателе смонтирован ведущий патрон 5, осуществляющий вращение и подачу разборного става штанг 6 с пневмоударником 7. На переднем конце направляющей рамы установлен штангодержатель 8. Станок может быть смонтирован на самоходном шасси или на манипуляторе буровой каретки (на чертежах эти решения не приведены), :

Ведущий патрон 5 состоит из корпуса 9 и шпинделя 10, на которых смонтированы гильза 11 с силовой пружиной 12 сжатия, расположенной между упорными буртиками шпинделя и гильзы, и силовой цилиндр 13с поршнем И на штоке которого закреплен захват 1 контактирующий с торцом гильзы-. В гнездах шпинделя расположены замковые элементы 16, входящие в секторы кольцевых выборок 17 на штанге 6. Для фиксации штанги в осевом направлНИИ относительно замковых элементов торец штанги упирается в дно расточки шпинделя, а с целью повышения надежности входа замковых элементов

В секторы кольцевой выборки штанги торцовые поверхности 18-21 замковых элементов и секторов кольцевых выборок сделаем со скосами. Причем между соответствующими скосами гарантируется зазор не менее 2 мм. Таким образо осевое усилие подачи передается штанге через опорный торец шпинделя, а замковые элементы от осевой нагрузки при бурении освобождены. В кольцевых канавках замковых элементов может быть установлено разжимное пружинное кольцо 22. В крайних положениях замковые элементы фиксируются двумя внутренними цилиндрическими поверхностями гильзы, контактирующих с цилиндрической поверхностью замковых элементов и определяющих радиальный вход последних. Замковые элементы 16 снабжены продольными бойками 23, а секторы кольцевых выборок 17 на штанге - соответствующими продольными наковальнями 2k, поверхности которых находятся в радиальной плоскости.

Минимальный угловой зазор между бойком замкового элемента и наковальней выборки на штанге, определяющий максимальный свободный угловой ход бойка относительно наковальни, выполнен не менее 10. Опытная проверка показывает, что во многих случаях такой свободный угловой ход позволяет создать ударный крутящий момент, достаточный для срыва резьбового соединения штанг.

Корпус 9 и шпиндель 10 ведущего патрона 5 могут быть выполнены за одно целое с корпусом и шпинделем вращателя 3 .

Следует отметить, что ведущий патрон прзволяет использовать для захвата штанг только один замковый элемент, что особенно важно при использовании штанг небольшого диаметра (менее 40 мм).

Буровой станок работает следующим образом.

При разборке става штанг вращатель 3 с раскрытым ведущим патроном 5, т.е. когда замковые элементы 16 раздвинуты, подводится с медленным вращением к штанге 6, удерживаемой штангодержателем 8. Конец штанги входит в гнездо шпинделя 10 до упора. В этом положении рабочая полость силового цилиндра 13 соединяется с атмосферой, и силовая пружина 12 надвигает конический раструб гильзы 11

на замковые элементы 16, которые при этом сдвигаются к центру и в момент срвпадения их с секторами кольцевых выборок 17 на штанге вдвигаются в нееи фиксируются в этом положении меньшей цилиндрической расточкой гильзы.

Одновременно гильза своим торцом через захват 15 тянет поршень 14 силового цилиндра 13. Бойки 23 замковых элементов приходят в контакт с наковальнями 2 секторов кольцевых выборок, передавая штанге крутящий момент от вращателя. В этот момент штангодержатель 8 освобождает став штанг и последний податчиком Л поднимается из скважины до появления из штангодержателя следующей штанги, которая захватывается штангодержатёлем. После чего вращатель реверсируется и бойки замковых элементов 16 в конце свободного хода вращения определяемого углом оС , наносят удар по наковальням секторов кольцевых выборок штанг, производят тем самым ударный срыв резьбового соединения штанг. При необходимости реверсирование может быть повторено несколько раз. Вращатель с отвернутой штангой подтягивают податчиком в крайнее заднее положение, для того чтобы освободить штангу ведущего патрона, необходимо в рабочую полость силового цилиндра 13 подать сжатый воздух.При этом поршень I через захват 15 сдвигает гильзу 11 в крайнее положение, сжимая силовую пружину 12. Пружинное кольцо 22 раздвигает замковые элементы 16 до контакта их с большей цилиндрической расточкой гильзы 11, а штанга 6 свободно вынимается из гнезда шпинделя 10.

При наращивании штанг вращатель работает при сниженном числе оборотов става и поэтому крутящая ударная нагрузка на штангу незначительна и к тому же она создаётся до соединения штанг друг с другом.

В буровом станке полностью исключено проскальзывание замковых sneMeHтов по штанге, что повышает их долговечность и, следовательно, ведет к повышению производительности бурения за смет снижения потерь времени на смену изношенных замковых элементов и штанг. Использование при разборке става ударного момента для срыва резьбового соединения штанг делает ненужным применение штанговых ключей

и ручного простукивания резьбы, что способствует снижению производственного травматизма и улучшает условия труда рабочего (за смену ему приходится до 3 - t раз разбирать ст состоящий из +0-50 штанг) и в конечном итоге также способствует повышению производительности бурения глубоких скважин.

Внедрение изобретения позволит повысить производительность бурения на 10-20, а в денежном выражении сэкономить до 1000 руб., в год на один станок. При годовой потребности страны в буровых пневмоударных станках только для подземных условий эксплуатации порядка 1000 шт экономический эффект от внедрения изобретения может составить около 1 млн. руб. в год.

Формула изобретения

1.Буровой станок, включающий разборный став штанг и ведущий патрон, состоящий из корпуса, шпинделя по меньшей мере с одним замковым элементом, установленным в его окне с возможностью радиального перемещения, гильзу и силовое устройство ее перемещения, отличаю щийся тем, что, с целью повышения производительности станка и улучшения условий работы, замковый элемент выполнен с боковыми продольными бойками, а штанга имеет секторные кольцевые выборки с продольными наковальнями на ее конце, причем продольные бойки входят в секторные кольцевые выборки для передачи штанге крутящег момента, при этом минимальный угловой зазор между бойками замкового элемента и наковальней кольцевой выборки на штанге выполнен не менее 100.

2.Станок по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что силовое устройство перемещения гильзы ведущего патрона выполнено в виде силового цилиндра с захватом и пружины сжатия, установленной между выполненными на гильзе и шпинделе упорными буртиками.

3.Станок по П.1, о т ли ч а ю-, щ и и с я тем, что торцовый поверхности продольных бойков замкового элмента и -секторной кольцевой выборки

7901t«928

на конце штанги, контактирующие меж- 1. Авторское свидете 1ьство СССР ду собой, выполнены со скосами.. tf 170022, кл. Е 21 С 1/12, 1964,

Источники информации,№ 515871, кл. Е 21 С 1/00, 1973

принятые во внимание при экспертизе 5 (прототип).

2. Авторское свидетельство СССР