КОЛОНКОВОЕ СВЕРЛО Советский патент 1950 года по МПК E21C1/00 

Известные сверла с механической подачей, осуществляемой винтом, получающим вращательное и поступательное движение от подающей гайки, требуют для бурения шпуров, как по породе, так и по углю, комплекта или набора буровых штанг разной длины.

Предлагаемое колонковое сверло позволяет обеспечить производство бурения одной буровой штангой, имеющей длину проходимого шпура и перемещающейся только в направлении к забою.

Это достигается путем пропуска буровой штанги через полый винт и соединения ее с последним зажимами, которые сцепляют штангу с винтом при его рабочем ходе и расцепляют при его обратном ходе.

На фиг. 1 и 2 изображены два варианта выполнения предлагаемого сверла в продольном разрезе.

Сверло приводится в движение от электродвигателя 1, на конце вала которого укреплена на шпонке сдвоенная шестерня 2, попеременно сцепляющаяся с подвижной (в аксиальном направлении) на шлицах сдвоенной шестерней 3 первого промежуточного валика 4, на котором жестко закреплено одинарное зубчатое колесо 5. Это колесо ведет следующее зубчатое колесо 6 второго промежуточного валика 4, на котором на шлицах сидит сдвоенная шестерня 8, попеременно сцепляющаяся с соответствующим сдвоенным зубчатым колесом 9. Сдвоенное зубчатое колесо 9 через две спаренные двойные кулачковые муфты 10 и 11 может попеременно сцепляться или с ведущей гайкой 12, или с внутренней телескопической гильзой 13, соединенной на шлицах с полым винтом 14 и вращающейся одновременно в ним. Двойные подвижные кулачковые муфты 10 и 11, каждая в отдельности, могут сцепляться или с кулачками сдвоенного зубчатого колеса 9, или с кулачками тормозных фрикционов 15 и 16, или занимать среднее расцепленное положение. Ведущая гайка 12, расположенная между двумя радиальными игольчатыми подшипниками 17 и опирающаяся на упорный подшипник 18, с помощью многозаходной левой резьбы вращает винт 14 и подает его в ту или другую сторону, в зависимости от того, какое из трех возможных рабочих положений занимают две спаренные общим механизмом управления двойные- кулачковые муфты 10 и 11.

В положении 1 маневровой рукоятки 19 муфта 10 сцеплена со сдвоенным колесом 9 и через шлицевое соединение передает вращение ведущей гайке 12. Вторая муфта 11 удерживается механизмом управления в свободном расцепленном положении. В этом случае имеет место рабочий ход винта 14.

Вращающаяся ведущая гайка 12 стремится вращать винт 14 с той же скоростью. Однако вследствие сопротивления, оказываемого породой или углем режущему инструменту, насаженному на конец буровой штанги, сцепленной с винтом, скорость его вращения уменьшается, в результате чего он, наряду с вращательным, получает поступательное движение, величина которого зависит, от крепости проходимой породы.

Для подачи винта 14 назад - от забоя - маневровая рукоятка 19 поворачивается в положение II. При этом муфта 10, двигаясь вперед, входит в зацепление с кулачками переднего тормозного фрикциона 15 и останавливает ведущую гайку 12. Вторая муфта 11, перемещаясь одновременно с муфтой 10, сцепляется с кулачками сдвоенного зубчатого колеса 9, приводит во вращение гильзу 13, а следовательно, и винт 14 сверла. Вращающийся в неподвижной гайке 12 винт 14 будет при этом перемещаться назад, т.е. входить в сверло до тех пор, пока он не упрется в ведущую гайку.

Для подачи винта 14 вперед - к забою необходимо повернуть маневровую рукоятку 19 в положение III. В этом случае первая муфта 10 остается на месте, сцепляя сдвоенное колесо 9 с ведущей гайкой 12, муфта же 11, двигаясь назад, входит в зацепление с кулачками заднего тормозного фрикциона 16, который останавливает гильзу 13 и, следовательно, не дает возможности вращаться винту 14. Вращающаяся ведущая гайка 12 заставляет невращающийся винт 14 быстро подаваться вперед - вытягиваться из сверла.

Основной особенностью предлагаемого сверла является то, что оно обеспечивает возможность производить бурение одной штангой, имеющей длину, соответствующую максимальной длине шпура и перемещающейся при бурении только по направлению к забою. Это достигается тем, что буровая штанга, проходящая через гильзу 13, сцепляется с винтом 14 в тот момент, когда винт занимает заднее крайнее положение, и остается сцепленным с ним в течение всего рабочего хода винта. Затем штанга освобождается от сцепления с винтом 14, который вхолостую уходит в исходное заднее положение, а сама буровая штанга, удерживаясь у забоя неподвижно, ожидает очередного сцепления с винтом и следующего рабочего хода сверла.

В варианте устройства, показанном на фиг. 1, операции сцепления буровой штанги с винтом производятся вручную. Зажатие и освобождение штанги производится двумя кулачками 20 с винтовыми зажимами.

Вся внутренняя поверхность винта 14 выполнена гладкой цилиндрической; положение буровой штанги жестко фиксируется зажимными кулачками 20.

В варианте устройства, показанном на фиг. 2, операция сцепления буровой штанги производится автоматически. В этом варианте устройства сцепление буровой штанги с винтом 14 при его переднем ходе осуществляется зажимами, выполненными в виде кулачков 21, установленных на переднем конце винта 14 и поворотных на пальцах 22. За винтом 14 расположена соосная с ним втулка 23, свободно вращающаяся в двух шарикоподшипниках и не имеющая осевых перемещений. Во втулке 23 установлена вторая задняя пара кулачков 21^а, поворотных на пальцах 22^а. Поворот кулачков 21 и 21^а на пальцах 22 и 22^а осуществляется путем поворота колец 25 и, соответственно, 25^а, с косыми винтовыми пазами и служит для того, чтобы обеспечить зажатие буровой штанги при ее переднем или заднем ходе.

Для производства бурения поворотом колец 25 и 25^а кулачки 21 и 21^а приводятся в такое положение, чтобы при рабочем ходе винта 14 передние кулачки 21 зажимали буровую штангу и тем самым обеспечивали ее подачу к забою, а задние кулачки 21^а свободно ее пропускали, при холостом же обратном ходе винта передние кулачки 21 вместе с винтом свободно проходили мимо неподвижной штанги, фиксируемой у забоя задними кулачками 21^а.

По окончании бурения, для извлечения буровой штанги поворотом колец 25 и 25^а кулачки 21 и 21^а устанавливаются в положение, противоположное описанному. В этом положении винт 14 при своем обратном ходе оцепляется с помощью кулачков 21 с буровой штангой и перемещает ее в направлении от забоя; кулачки 21^а при этом свободно пропускают буровую штангу. При переднем ходе винта 14 кулачки 21 свободно проходят мимо буровой штанги, фиксируемой зажимающими ее задними кулачками 21^а.

В этом варианте устройства передний конец винта 14 имеет ромбическую внутреннюю поверхность, соответствующую профилю буровой штанги. Этим обеспечивается возможность ввода штанги в винт только в определенном ее положении, при котором кулачки 21 сцепляются со штангой по малой оси ромба и противостоят только осевым нагрузкам.

Для регулировки положения кулачков 21 и 21^а в соответствии с толщиной буровой штанги и условиями трения служат поворотные шайбы 26 и 26^а со спиральной резьбой. Поворотом этих шайб кулачки могут быть сдвинуты и раздвинуты.

1. Колонковое сверло с винтом, получающим вращательное и поступательное движения от подающей гайки, отличающееся тем, что, с целью производства бурения одной буровой штангой, имеющей длину, равную длине проходимого шпура и перемещающейся только в направлении к забою, штанга пропущена через полый винт и соединена с ним зажимами, сцепляющими ее с винтом при рабочем ходе последнего и расщепляющими при его обратном ходе.

2. Устройство по п. 1, отличающееся применением выполненных в виде поворотных кулачков двух пар зажимов, из которых одна установлена на переднем конце винта, а другая на неподвижной в осевом направлении втулке, расположенной за винтом соосно с ним.