Устройство для бурения шпуров и скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B6/02 E21C37/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН Изобретение относится к горной промышленности, а именно к машинам вращательно-ударного бурения. Известна конструкция погружного пневмоударного устройства, состояш,ая из ударного механизма, погружаемого в скважину, вынесенных подаюш,его и вращающего механизмов 1. Недостатками устройства являются большие габариты и вес как механизма подачи, так и собственно ударного механнзма. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для бурения щпуров и скважин, содержащее механизм вращения, механизм подачи, соединенный с ударным механизмом и режущей кромкой 2. Однако длина подающего механизма (цилиндра) соизмерима с глубиной буримых щпуров, что приводит к большим габаритам и неудобству работ при образовании щпуров, например, под анкеры. Кроме того, устройство имеет громоздкую конструкцию. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства для бурения шпуров и скважин. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем ударный механизм, механизм вращения бура и буровую коронку, механизм подачи выполнен в виде гидравлической телескопической трубы, а ударный механизм - в виде электрогидравлической камеры, в полости которой установлен поршень, связанный с рабочим инструментом, при этом полость трубы сообщена с полостью ударного механнзма через обратный клапан. Совокупность признаков позволяет создать достаточно компактную бурильную машину с регулируемой частотой и энергией удара. Все это может обеспечить ей широкое применение в горном деле, начиная от малогабаритных машин для образования полостей под анкеры до машин для бурения шпуров повышенной глубины. На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство для бурения шпуров и скважин состоит из ударного механизма 1, корпуса 2, штанги 3, представляющей собой телескопическую трубу с уплотнениями 4 и центрирующими элементами 5. Штанга 3 размещается в корпусе 2 на подшипниках 6 с возможностью вращения. В корпусе 2 размещается механизм 7 вращения. Штанга 3 со стороны механизма 7 вращения оснащается патрубком с муфтой 8 боковой подачи рабочей среды в саму щтангу и в ударный механизм. Муфта 8 имеет обратный клапан 9. К патрубку 10 подсоединяются магистральные, щланги. Ударный механизм 1 имеет порщень 11 с хвостовиком, на который насаживается породоразрущающий инструмент 12. Для возвращения в исходное положение порщня 11 имеется пружина 13. В корпусе ударного механизма 1 со стороны телескопической трубы 3 (щтанги) имеется обратный клапан 14 и два электрода 15. Выхлоп отработанной среды из рабочей полости 16 осуществляется в отверсти 17. Устройство работает следующим образом. Для возможности удержания в нужном положении устройство при помощи проущивы 18 крепится к манипулятору,(не показан). К патрубку 10 подсоединяются магистральные щланги, а электроды 15 подключаются к генераторам импульсов напряжения ГИН (не показаны). Вода поступает по патрубку 10 через обратный клапан 9, боковую муфту 8 в полость телескопической трубы (щланги) и постоянно в ней находится под давлением примерно 5 эти. Заполнив трубу 3 жидкость отжимает клапан 14 ударного механизма 1 и заполняет полость 17. Одновременно с этим происходит выдвижение ступеней трубы .3 до упора породоразрущающего инструмента 12 в массив. На электроды 15 подается напряжение. В. полости 17 между электродами 15 возникает искра, инициирующая электрогидравЛИЧ6СКИЙ эффект, приводящий к сверхвысокому давлению (приблизительно тыс. атм).Под действием этого давления порщень 11 перемещается вперед и породоразрущающий инструмент 12 разрущает забой щпура. В первое мгновение развития высоких давлений клапан 14 захлопывается, создавая замкнутую полость. Порщень 11, перемещаясь в конце хода, открывает отверстие, через которое отработанная жидкость выбрасывается в щпур и, тем самым, способствует выносу буровой мелочи. После заверщения удара пружина 13 возвращает поршень 11 в исходное положение, а механизм 7 вращения проворачивает телескопическую трубу 3 на подшипниках 6 отйосительно корпуса 2 на необхидимый угол. Утечке воды из трубы 3 -препятствуют уплотнения 4, перекос исключается центрирующими элементами 5. Одновременно с силой, движущей порщень 11 на забой, возникает реактивная сила, направленная вдоль телескопической трубы 3 от забоя. Под действием волны сжатия клапан 10 закрывается и создается замкнутая емкость. Жидкость практически не сжимается, поэтому обеспечивается необходимая жесткость системы для реализации процесса разрушения. Перед очередным включением ГИ-На i жидкость заполняет рабочую полость 16 и одновременно подает ударный механизм 1 с породоразрущающим инструментом 12 на забой щпура. Цикл повторяется. Возврат инструмента 12 после окончания образования щпура осуществляется путчем намотки гибких электродов 15 на барабан с помощью механизма вращения, как это осуществляется у электрических сверл с принудительной подачей. Выполнение щтанги в виде телескопической трубы с размещенным на свободном конце малогабаритным ударным механизмом, заполненным водой, позволяет совместить в одной конструкции две функции: подачу инструмента на забой и формирование ударного импульса. Это решение позволяет исключить применение специального подающего механизма. Кроме того, выполнение щтанги в виде телескопической трубы обеспечивает высокую компактность устройства, так как отпадает необходимость иметь размеры подающего механизма соизмеримыми с глубиной шпуров. Следствием выполнения ударного механизма на конце телескопической трубы является то, что силовой импульс не передается по трубе, позволяя выполнять ее относительно легкой без специальной термической обработки. Этим достигается снижение стоимости и веса предлагаемого устройства. Применение устройства позволяет существенно уменьшить габариты буровых агрегатов и улучшить условия труда за счет исключения выхлопа диспергированного масла в шахтную атмосферу и снижения шума вследствие работы ударного механизма в шпуре. Формула изобретения Устройство для бурения шпуров и скважин, содержащее механизм вращения, механизм подачи, соединенный с ударным механизмом режущей коронкой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, механизм подачи выполнен в виде гидравлической телескопической трубы, а ударный механизм - в виде электрогидравлической камеры, в полости которой установлен порщень, связанный с рабочим инструментом, при этом полость трубы сообщена с полостью ударного механизма через

обратный клапан.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Михайлов Ю. И., Кантович П. И. Горные машины и комплексы. М., «Недра, 1975, с. 424.

2. Авторское свидетельство СССР № 117253, кл. Е 21 С 1/12, 1957 (прототип).