Устройство для бурения шпуров Советский патент 1982 года по МПК E21B44/00 E21B1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ

1

Изобретение относится к области горных машин, а именно к буровой технике, и может быть использовано при бурении ударным и ударно-вращательным способом.

Известно устройство, содержащее перфоратор; податчик, лафет, центродержатель и буровую штангу с коронкой.

Энергия удара от ударника перфоратора по буровому ставу передается на породу и производит ее разрушение. После нанесения удара штанга отскакивает от забоя И последующий удар производится по штанге, коронка которой не находится в контакте с породой. При этом часть энергии ударника тратится на остановку штанги и на пода.чу ее к забою, что снижает КПД перфоратора. Соударение ударника и штанги при встречном движении приводит к повышенным контактным нагрузкам и снижает общую надежность устройства, а штанга при этом излучает высокий уровень шума 1.

Наиболее близким к изобретению является устройство для бурения шпуров, содержащее корпус с передним фланцем, ударный механизм, хвостовик с ударным торцем, податчик, лафет, центродержатель и

буровую штаргу с коронкой, на поверхности которой выполнены кольцевые треугольные углубления с вершиной, направленной в сторону от перфоратора, а центродержатель снабжен упоро.м, подпружиненным в направлении к штанге с наконечником, отвечающим углублению 2.

Такое конструктивное решение увеличивает КПД перфоратора, но эффективность его недостаточна, так как остается возможность отхода штанги от забоя. При нанесе10нии удара штанга может углубляться на , не кратную шагу треугольных углублений, и при прохождении отраженного имп5льса она отходит назад до упора центродержателя. Кроме того, на треугольных углублениях возникают концентрации напряжения, что приводит к поломкам штанги. При отходе штанги от забоя она подобна стержню, в котором возбуждаются поперечные колебания, вследствие чего возникают высокие уровни шумов.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем уменьшения вибрации хвостовика.

Данная цель достигается тем, что .устройство для бурения шпуров снабжено соленоидом, который установлен на переднем фланце соосно с хвостовиком, генератором и тензодатчиком, причем генератор электрически связан с соленоидом и тензодатчиком, установленным на ударном торце хвостовика, а хвостовик выполнен из немагнитного материала с кольцевым пазом, в котором установлен ферромагнит, при этом ферромагнит частично размещен в соленоиде.

Такое выполнение устройства позволяет штанге при ударе беспрепятственно перемещаться в сторону забоя. Импульсный соленоид, удерживая хвостовик в момент прохождения отраженного импульса, не дает буровой штанге отойти от забоя.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Устройство для бурения шпуров состоит из корпуса 1, переднего 2 и заднего 3 фланцев. Соосно с буровым ставом 4 и хвостовиком 5, выполненным из немагнитного материала, например нержавеющей стали, расположен соленоид 6, закрепленный на переднем фланце 2. Генератор электрических импульсов 7 соединен с соленоидом 6, а ферромагнит 8 расположен на хвостовике 5 в кольцевом пазу, так, чтобы один край охватывался соленоидом 6, а другой - передним фланцем 2.

Устройство работает следующим образом

При нанесении удара по хвостовику 5 ударный импульс по буровому ставу 4 проходит в горную породу, и, частично отразившись, возвращается, стремясь отбросить штангу назад.

В момент окончания действия ударного импульса запускается генератор электрических импульсов 7, вырабатывающий импульс тока. Запуск генератора может осуществляться от тензо- или пьезодатчика (на чертеже не показан), расположенного в плоскости нанесения удара ударником по хвостовику и соединенным с генератором импульсов через дифференцирующую цепочку для обеспечения его запуска от заднего фронта ударного импульса. Импульс тока создает вокруг соленоида 6, закрепленного на переднем фланце 2, магнитное поле, втягивающее ферромагнит 8 вовнутрь соленоида 6. Ферромагнит 8, расположенный на хвостовике 5, втягивает последний вместе с буровым ставом 4 в направлении забоя. Длительность импульса подбирается таким образом, чтобы буровой став оставался прижатым и во время прохождения прямого и отраженного импульсов. Для более эффективной работы устройства ферромагнит 8 может быть намагничен. Постоянное прижатие бурового става к забою

обеспечивает повыщение КПД устройства для бурения щпуров.

Штангу при бурении можно рассматривать как колеблющийся стержень, зажатый с одного конца. При возбуждении в стержне возникают нормальные волны, вызывающие изгибные колебания стержня.

Распределение амплитуды изгибной волны по длине стержня происходит таким образом, что на свободном конце щтанги (стержня) возникает изгибающий момент, при. водящий к поломке щтанги в месте соединения с коронкой. При поджатии щтанги при помощи соленоида, который не дает отходить буровой коронке от забоя в момент нанесения удара, свободный конец становится задемпфированный массой горной породы, из-за чего резко уменьщается амплитуда изгибающего момента. Уменьщение изгибающего момента приводит к увеличению срока службы бурового става, а также позволяет снизить уровень шума из-за уменьшения в спектре излучающего шума высокочастотных составляющих. По сравнению с известными устройствами для бурения щпуров, у которых буровая штанга отходит от забоя в момент удара, применение предложенного устройства позволяет увеличить энергию, передаваемую на забой, уменьшить уровень шума в забое, повысить стойкость бурового става и увеличить производительность труда.

Формула изобретения

Устройство для бурения шпуров, содержащее корпус с передним фланцем, ударный механизм, хвостовик с ударным торцом, отличающ&еся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем уменьщения вибраций хвостовика, оно снабжено соленоидом, который установлен на переднем фланце соосно с хвостовиком, генератором, и тензодатчиком, причем генератор электрически связан с соленоидом и тензодатчиком, установленным на ударном торце хвостовика, а хвостовик выполнен из немагнитного материала с кольцевым пазом, в котором установлен ферромагнит, при этом ферромагнит частично размещен в соленоиде.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2741127, кл. Е 21 С 3/00, 1979 (прототип).