Устройство для бурения шурфов Советский патент 1983 года по МПК E21B7/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШУРФОВ

1

Изобретение относится к строительному делу и горной промышленности, а именно к бурению шурфов и скважин большого диаметра преимуш,ественно в мягких породах.

Известно устройство для бурения с разгрузкой, шурфобура путем выворачивания его эластичного породоприемника, содержаш.ее ведущую штангу, корпус с породоразрушающим инструментом, приемный бункер с эластичными стенками и механизмом выворачивания бункера в виде полого штока 1.

Недостатком данного устройства является невозможность полной механизации разгрузки бура от породы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для бурения шурфов, включающее привод, ведущую штангу, корпус с породоразрушающими элементами, приемный бункер с эластичной обечайкой и механизмом выворачивания бункера, имеющего полый шток. Устройство позволяет полностью механизировать разгрузку бура от породы со слабой связью между частицами 2.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность процесса очистки

шурфобура от пород пластичной консистенции (глин и суглинков).

Цель изобретения - повышение эффективности процесса разгрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бурения шурфов, включающем привод, ведущую штангу, корпус с породоразрущающими элементами, приемный бункер с эластичной обечайкой и механизм выворачивания бункера, имеющего полый щток, верхний торец полого штока имеет кулачки, выполненные с уклоном в направлении вращения щтока при разгрузке приемного бункера, а привод имеет кулачки, установленные с возможностью взаимодействия с кулачками штока, при этом полый 15 шток подпружинен относительно привода.

На фиг. 1 изображено устройство в положении бурения; на фиг. 2 - разгрузка устройства от выбуренной породы; на фиг. 3 - механизм захвата полого штока с деталями для создания колебательного движения (вибрации) породоприемного органа.

Устройство для бурения шурфов и скважин большого диаметра с его разгрузкой состоит из ведущей штанги 1 и укрепленного на ней каркасного типа корпуса 2, снабженного породоразрушающими элементами 3 и забурником 4. Внутри корпуса 2 размещен приемный бункер, состоящий из эластичной обечайки 5 и днища 6. На ведущей штанге 1 одет полый щток 7, нижний конец которого закреплен к днищу 6 бункера, а к верхнему торцу щтока жестко присоединен механизм 8 захвата, неподвижная часть которого размещена на приводе 9 щурфобура. Шток 7 с механизмом 8 захвата составляет механизм выворачивания приемного бункера. Окна в днище 6 приемного бункера постоянно ориентированы относительно режущих лезвий 3, а ведущая щтанга 1 выполнена некруглого сечения таким образом, что полый щток 7 имеет возможность только поступательного движения относительно ведущей штанги. В свою очередь механизм захвата состоит (фиг. 3) из фланца 10, неподвижно укрепленного на щтоке 7, в отверстия которого вставлены с зазором пальцы 11, служащие одновременно направляющими для пружин 12. Пальцы 11 крепятся на сепараторе 13, имеющем в своей верхней части зачеканенные по кромкам отверстий щарики 14. На приводе 9 щурфобура установлена неподвижная втулка 15, на нижнем торце которой выполнены кулачки 16 с односторонней наклонной поверхностью с уклоном в направлении вращения ведущей щтанги 1 при разгрузке, а верхний торец фланца 10 снабжен кулачками 17 с конгруэнтной поверхностью. На втулке 15 подвижно установлена обойма 18, между обоймой и приводом 9 размещена пружина 19. Нижняя часть обоймы 18 выполнена с направляющим конусом 20, а на боковой поверхности втулки 15 имеется радиусная канавка 21.

Устройство работает следующим образом.

В положении, когда приемный бункер находится внутри корпуса 2, щурфобур опускают на забой и при вращении ведущей щтанги 1 идет разрушение породы породоразрущающими элементами 3 и заполнение породой приемного бункера. По заполнении бункера ведущую штангу 1 поднимают на поверность до замыкания подвижной и неподвижной частей механизма захвата 8. Замыкание происходит в следующем порядке: при подаче сепаратора 13 вверх боковой поверхностью втулки 15 щарики 14 выталкиваются в своих отверстиях в радиальном отнощении от оси устройства. При дальнейщем движении сепаратора 13 вверх шарики 14 встречают конус 20 обоймы 18 и перемещают последнюю, сжимая пружину 19 до тех пор, пока центры шариков 14 и радиусной канавки 21 не окажутся на одном уровне. В этом положении конус 20 под усилием пружины 19 загоняет щарики 14 в радиусную канавку 21 и обойма 18 опускается вниз, фиксируя между собой в осевом направлении сепаратор 13 и втулку 15, причем сепаратор может вращаться относительно втулки на щариках. Таким образом, полый щток 7 оказывается подвещенным к приводу 9 через пружину 12 с возможностью вращения вокруг своей продольной оси и поступательного движения вверх-вниз на величину сжатия пружины 12 и слабины эластичной обечайки 5, которые должны превыщать высоту кулачков.

После замыкания между собой подвижной и неподвижной частей механизма 8 захвата ведущую щтангу 1 подают вниз, приемный бункер выворачивается и всему буровому устройству сообщает вращение от привода 9. Ведущая штанга вращает полый щток с фланцем 10 и кулачками 17.

При неподвижных кулачках 16 происходит их размыкание с кулачками 16 под действием момента привода и замыкание пружинами 12. Таким образом, приемный бункер получает колебательное движение, частота и амплитуда которого зависит от числа кулачков, количества оборотов привода и высоты кулачков. Под действием центробежных сил и вибрации выбуренная порода интенсивно разгружается.

После очистки приемного бункера при5 поднимают обойму 18 вверх, щарики 14 освобождаются от захвата и подвижная часть механизма захвата вместе с полым щтоком, эластичной обечайкой и днищем под действием собственного веса укладываются в корпус 2. В сложенном виде устройство на ведущей щтанге опускают на забой скважин и цикл работы повторяется.

Технико-экономический эффект от предложенного изобретения выражает в резко.м повыщении эффективности процесса раз5 грузки щурфобура от выбуренной породы и позволяет производить автоматическую разгрузку шурфобура при проходе грунтов пластичной консистенции (типа глин).

Формула изобретения

0 Устройство для бурения шурфов, включающее привод, ведущую щтангу, корпус с породоразрущающими элемента.ми, приемный бункер с эластичной обечайкой и механизм выворачивания бункера, имеющего полый щток, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса разгрузки, верхний торец полого штока имеет кулачки, выполненные с уклоно.м в направлении вращения щтока при разгрузке приемного бункера, а привод и.меет кулач0 ки, установленные с возможностью взаимодействия с кулачками щтока, при этом полый щток подпружинен относительно привода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

опублик. 1974.

Фиг.З