Машина для извлечения полезного ископаемого выбуриванием Советский патент 1983 года по МПК E21C27/22 

1

Изобретение относится к машинам вращательного бурения, а именно- к машине для извлечения полезного ископаемого выбуриванием, и может быть использовано, в частности, для выемки угля в условиях его открытой добычи.

Известна буровая машина для извлечения полезного ископаемого, работаюш1ая по совмеш1енной схеме с целью уменьшения времени на вспомогательные операции. Она осна1цается одним комплектом шнековых секций, обеспечивающих бурение на проектную глубину, но снабжается двумя буровыми коронками с головными шнековыми секциями. После забуривания одного комплекта буровой коронки с головной секцией в пласт полезного ископаемого буровую каретку отсоединяют от секций бурового става и приступают к бурению рядом располагаемой скважины вторым комплектом буровой коронки с головной секцией. Одновремендо с помощью вспомогательного привода извлекают ранее забуренный став из скважины на расстояние, равное длине одной линейной шнековой секции, которую затем отсоединяют от бурового става и подают к основному приводу. После отвода назад буровой каретки от забуренной части става в образовавшийся проем устанавливают шнековую секцию, извлеченную из ранее пробуренной скважины, и соединяют ее с кареткой и с забуренной частью става 1.

5 Наиболее близким к изобретению является машина для извлечения полезного ископаемого выбуриванием, содержащая несущую раму, на которой установлены вращающе-подающий механизм с проходящим через него буровым ставом, имеющим шнековые секции с замками, монтажно-демонтажный механизм бурового става, включающий суппорт с приводом вращения и подачи шнековых секций става и узлы для их приема, ориентирования по углу вращения, подсое15 динения к ставу и отсоединения от него 2. Однако известная машина имеет сравнительно невысокую производительность из-за малой надежности выполнения вспомогательных операций, которые осуществляются посредством многочисленных и рассредоточен20ных по несущей раме узлов.

Цель изобретения - повышение производительности машины путем улучшения качества выполнения вспомогательных операций по монтажу и демонтажу става.

Цель достигается тем, что в машине для извлечения полезного ископаемого выбуриванием, содержащей несущую раму, на которой установлены вращающе-подающий механизм с проходящим через него буровым ставом, имеющим шнековые секции с замками, монтажно-демонтажный механизм бурового става, включающий суппорт -с приводом вращения и подачи щнековых секций става и узлы для их приема, ориентирования по углу вращения, подсоединения к ставу и отсоединения от него, узлы приема, ориентирования, подсоединения и отсоединения секций бурового става встроены во вращающе-подающий механизм, а мрнтажно-демонтажный механизм снабжен дополнительным суппортом, расположенным параллельно основному с возможностью перемещения в поперечном к нему направлении относительно несущей рамы.

В этой мащине узел приема секций бурового става снабжен соосно с ним расположенными приемной и соединительной обоймами и размещенной между ними промежуточной обоймой, установленной с возможностью вращения от бурового става и оснащенной средством разъединения замка щнековых секций бурового става.

Внутренняя поверхность приемной обоймы выполнена винтовой для взаимодействия с торцом лопасти щнековой секции бурового става, а щпиндель привода вращения суппортов снабжен приспособлением для свободного ее доворота.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина, головная часть бурового става которой забурена в пласт полезного ископаемого, вид сверху; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел приема в момент подсоединения щнековой секции к буровому ставу; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - узел II на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - схема взаимодействия замка с разъединительным средством; на фиг.9 - размер Г-Г на фиг. 2; на фиг. 10 - вид Д на фиг. 1; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 12 - ниппель привода, смонтированный в суппорте.

Машина содержит составленный из шнековых секций 1 (фиг. 1) и снабженный коронкой (не показана) буровой став, пропущенный через вращающе-подающий механизм 2, установленный на раме 3, две накопительные площадки 4, монтажно-демонтажный механизм с суппортом 5, который размещен на направляющих 6 и снабжен приводами вращения и подачи щнековых секций 1. Вращающе-подающий механизм 2 снабжен соосно связанным с ним приемником щнековых секций, выполне,нным в виде установленной в центраторе 7 (фиг. 2) на подщипнике 8 обоймы 9 с винтовой внутренней поверхностью 10 (фиг. 3), взаимодействующей с осевым торцом лопасти шнековой секции 1. На раме 3 в направляющих 11 установлен размещенный параллельно суппорту 5 дополнительный суппорт 12 (фиг. 1) с аналогичными приводами враще ния и подачи шнековых секций 1. Суппорты 5 и 12 выполнены в виде кассет со стенками из центрирующих трубчатых роликов 13 (фиг. 4) и установлены с возможностью поочередного взаимодействия с приемной обоймой 9. На раме 3 также установлены загрузочные устройства для подачи щнековых секций 1 в суппорты 5 и 12. Эти устройства выполнены в виде ложементов 14 (фиг. 1), на которые последовательно подают щнековые секции: с площадок 4 - в

5 процессе наращивания бурового става при бурении скважины; с суппортов 5 и 12 - при разборке бурового става при извлечении из скважины. Ложементы 14 снабжены установленными на направляющих 15 толкателями 16.

Несущая часть ложемента 14 состоит из опорных трубчатых роликов 17 (фиг. 5), оси которых укреплены на раме 3 посредством дугообразных кронщтейнов 18.

Соосно между вращающе-подающи.м ме5 ханизмом 2 и приемной обоймой 9 на раме 3 установлена с возможностью вращения от бурового става через ролики 19 (фиг. 2), на кронштейнах 20 промежуточная обойма 21, связанная посредством шлицев 22 и 23 и цилиндров 24 и 25 с приемной обой0 мой 9 и с вращающе-подающим механизмом 2. Пары цилиндров 24 и 25 соединены друг с другом общими штоками 26, прикреплёнными к обойме 21. Привод обеспечения регулируемой относительно бурового става частоты вращения щнековой сек5 ции 1 выполнен в виде трех щестерен 27 (фиг. 6), симметрично охватывающих своими зубьями шлицевую поверхность 28 цилиндра 29 привода регулируемой относительно бурового става скорости подачи шнеко0 вой секции 1. Он снабжен стаканом 30 (фиг. 7) с установленным в нем цилиндрического поперечного сечения ниппелем 31 (стакан 30 и ниппель 31 являются шпинделем привода), соединенным со стаканом 30 посредством двух соосно связанных между

5 собой секторных валиков 32 и 33. Каждый из них имеет возможность ограниченного относительно оси стакана 30 и друг друга углового поворота (угол о. ) и обеспечивает за счет этого свободное в пределах суммы углов поворотов валиков 32 и 33 вращение ниппеля 31 вокруг своей оси, а вал 34 одной из шестерен 27 соединен с валом 35 двигателя 36 вращения.

Позади ложементов 14 установлены направляющие двусторонние раструбы 37

(фиг. 1) с прорезями 38 (фиг. 5) для прохода толкателей 16. Ниппели 39 (фиг. 3) секций 1 отличаются от ниппелей 31 граненной формой поперечного сечения для

обеспечения возможности передачи значительных усилий вращения и извлечения бурового става.

Ролики 13 суппортов 5 и 12 установлены на осях 40 (фиг. 2), соединяющих стыковочную 41 и приводную 42 муфты, причем в последней установлены на валах 34 щестерни 27, одна из которых через вал 35 соединена с двигателем 36; цилиндр 29, полый шток 43 (фиг. 6) которого связан с муфтой 42 посредством упорного подщипникового узла 44. Направляющие 6 и 11 смонтированы на общих для суппортов 5 и 12 поперечных направляющих 45 (фиг. 1) и снабжены приводами поперечной подачи вместе с суппортами 5 и 12.

Муфта 46 (фиг. 1,8,10 и 11) каждой секции 1 выполнена с отверстием 47 для имеющего скос 48 запорного пальца 49 ниппеля 39 и снабжена выжимным пальцем 50, жестко соединенным с пружиной 51, установленной на валу секции 1. При этом палец 50. и пружина 51 взаимодействуют с упором 52 (фиг. 8 и 9) одностороннего действия, установленным в обойме 21. Узел, сочленяющий цилиндр 24 с механизмом 2, представляет собой соединительную обойму 53 (фиг. 2) с набором подшипников 54, что обеспечивает возможность ее вращения относительно механизма 2. В обойме 21 закреплены опорные стойки 55, в Цилиндрических отверстиях которых размещена ось 56 (фиг. 9) вращения упора 52. Выступ 57 оси 56 ограничивает угол ее вращения путем упора в. стенки секторного паза 58. Муфта 46 рядом с торцовой частью имеет кольцевой паз 59, в стенке которого находится отверстие 60, расположенное диаметрально противоположно отверстию 47, под запорный палец 61 (фиг. 12), а непосредственно в торце муфты 46 соосно пазу 59 сделана цилиндрическая проточка 62 (фиг. 11), образующая которой описывает кольцо вокруг верщин, образованных гранями ниппеля 39.;

В ниппеле 31 палец 61 (фиг. 12) укреплен на порщеньке 63, размещенном в цилиндрической полости 64, к которой подведен конец маслопровода 65. Эта часть маслопровода является сверлением в ниппеле 31. Маслопровод в месте сочленения с невращающейся частью сверлением в муфте 42 (фиг. 6) соединен посредством колец 66 уплотнения, выполненных, например, из фторопласта. Часть маслопровода внутри щтока 43 выполнена в виде свободно пропущенной в нем щтоковой трубки 67.

В. муфте 46 предусмотрено отверстие 68 (фиг. 11), в которое заходит ниппель 39. Запорный палец 49 через опорный поясок69 (фиг. 8) и пружину 70 взаимодействует с ниппелем 39, также как и палец 61 через пружину 71 (фиг. 12) с ниппелем 31.

Машина работает следующим образом. Ее устанавливают в забое параллельно фронту работы и бурят скважину, осуществляя подачу и вращение буровой коронки с головной шнековой секцией механизмом 2.

5 До начала бурения все остальные щнековые секции 1 находятся на площадках 4. Одновременно с началом бурения Скважины щнековые секции I по одной с каждой площадки 4 подают в ложементы 14, внутри которых эти секции опираются витками на

О ролики 17 (фиг. 5). Включают приводы подачи толкателей 16, которые, двигаясь по направляющим 15, продвигают секции I через центрирующие раструбы 37 и далее через муфты 41 внутрь суппортов 5 и 12, за5 н«мающих положение, показанное на фиг. 1. Секции 1 перемещаются до тех пор, пока их муфты 46 не надвигаются на ниппели 31 гидроцилиндров 29. При этом суппорт 5 занимает положение, показанное штриховой линией на фиг. 1. Вследствие этого каждый

0 палец 61 (фиг. 12), независимо от углового его положения относительно торца муфты 46, входит в цилиндрическую проточку 62, утапливаясь в тело ниппеля 31, сжимая пружину 71, и затем попадает в кольцевой паз 59, вследствие чего обеспечивается осевая связь

секции 1 с приводом суппорта, т.е. с ниппелем 31. На этом загрузка суппортов 5 и 12 шнековыми секциями 1 завершается.

После этого направляющие 6 или 11 вместе с соответствующими суппортом 5

0 или 12 подаются по направляющим 45 к оси бурового става, т.е. суппорт 5 движется диагонально к обойме 9. Положение муфты 41 на фиг. 2 соответствует заверщению диагонального перемещения суппорта 5. Во время указанного диагонального перемеще ния суппорта 5 двигателем 36 (фиг. 6) обеспечивается раскручивание находящейся в суппорте 5 секции 1, опирающейся витками щнека на свободно вращающиеся ролики 13 (фиг. 4). В начальные периоды этого рас0 кручивания палец 61, скользя по пазу 59, входит в отверстие 60 муфты 46, обеспечивая связь по вращению стакана 30 (т. е. ниппеля 31 и цилиндра 29) с раскручиваемой секцией 1, а каждый секторный валик 32 и 33 выбирает угол л за счет действия си5 лы инерции, препятствующей ускорению вращения этой секции, и становится в исходную позицию. Раскручивается секция 1 через цилиндр 29 от двигателя 36 до частоты вращения, синхронной частоте вращения бурового става, а следовательно, и обой мы 9, вращаемой буровым ставом через ролики 19 (фиг. 2), кронштейны 20, обойму 21 и шлицы 23. При положении обоймы 9, показанном на фиг. 2, срабатывает соответствующий концевой выключатель и секция 1

вталкивается в эту обойму 9 вращающимся цилиндром 29. При этом вследствие взаимодействия винтовой поверхности 10 обоймы 9 с осевым торцом лопасти шнековой секции 1

последняя получает в суппорте 5 дополнительное вращение в ту же сторону и вдвигается в обойму 9 до положения, показанного на .фиг. 2. В это же время штоки 26 вдвигаются в цилиндры 24 торцом обоймы 9. При положении секции 1 в обойме 9, указанном на фиг. 2, цилиндры 25, работая синхронно с податчиком суппорта 5, ускоренно подтягивают к обойме 21 обойму 9 вместе с секцией 1. Ниппель 39 входит в муфту 46, подпружиненный палец 49 заскакивает в отверстие 47 и процесс подсоединения секции 1 к буровому ставу заканчивается. Упор 52 (фиг. 8) в этот момент свободно отклоняется наклонной боковиной пружины 51 в сторону забоя, так как ось 56 (фиг. 9) свободно при этом поворачивается в секторном пазе 58 и упор 52 не нажимает на эту пружину по оси пальца 50. К этому времени суппорт 12 уже должен быть подан по диагонали ближе к суппорту 5. Как только последняя подсоединенная секция 1, подаваемая теперь на забой механизмом 2 за счет связи муфты 46 с ниппелем 39, выступает наружу из обоймы 9 в сторону суппорта 5 по маслопроводу 65 подается масло под поршень 63, вследствие чего палец 61 утапливается в тело ниппеля 31 и гидроцилиндр 29 отводится назад при одновременном отводе суппорта 5 от обоймы 9. Одновременно суппорт 12 с находящейся в нем секцией 1 подводится к обойме 9, после чего осуществляется наращивание находящейся в суппорте 12 секции 1 к буровому ставу также, как это ранее выполнялось при использовании суппорта 5. В это же время суппорт 5 снова загружается щнековой секцией и подается на исходную для смены суппорта 12 позицию. Таким образом, в период бурения наращивание секций выполняется полностью автоматически. После прекращения бурения скважины, приступают к извлечению забуренного става из скважины.

Извлечение става с измененным (с реверсированным) направлением его вращения наиболее целесообразно для уменьшения сил сопротивления извлечению.

Цилиндрами 25 стыкуют между собой обоймы 21 и 9 и реверсируют подачу и вращение бурового става и подачу цилиндра 29, который, вращаясь, останавливается в положении согласно фиг. 2. При этом обоймы 53, 21 и 9 вращаются в том же направлении, но с несколько большей частотой, обусловленной осевым воздействием лопас,тей бурового става на ролики 19.

Концевая шнековая секция 1 бурового става с вращением приближается к вращающемуся синхронно с ней цилиндру 29, подпружиненный палец 61 под воздействием давления на него этой секции (торца муфты46) утапливается внутрь ниппеля 31 и затем заскакивает в паз 59. В этот момент узел соединения концевой секции 1 с буровым

ставом проходит под упором 52, который под воздействием на него фасонной пружины 51 прини.мает положение, показанное на фиг. 9. Упор 52, не имея возможности дальнейшего поворота на стойке 55 вследствие

упора выступа 57 в правую стенку паза 58, нажимает на пружину 51 и палец 50 выжимает запорный палец 49 из отверстия 47, благодаря чему концевой выключатель (не показан), установленный в точке соприкосновения-выступа 57 с правой поверхностью

паза 58, подает соответствующий сигнал и суппорт 5 ускоренно отводится от обоймы 9. При этом отсоединенная от бурового става секция 1 замедляет свое движение под действием собственной силы инерции, палец 61 попадает в отверстие 60 и цилиндром 29 эта секция окончательно втягивается в суппорт 5.

Суппорт 5 занимает положение, показанное на фиг. 1 штриховыми линиями, цилиндром 29 секция 1 выталкивается из него и проталкивается через раструб 37. При выходе из него секция захватывается толкателем 16, которым перемещается в ложемент 14, откуда перегрузочным устройством укладывается на площадку 14. Затем такая

же операция осуществляется и d суппортом 12, который за это время уже загружен очередной отсоединяемой секцией 1 и подан с ней к верхнему раструбу 37 (фиг. 1). Суппорт 5 в конце этой операции уже подан к обойме 9 и далее цикл повторяется.

Таким образом, операция извлечения секций бурового става из скважины и из механизма 2 также осуществляется в автоматическом режиме.

Такое выполнение повышает производительность машины за счет автоматизации вспомогательных процессов.

Формула изобретения

1. Машина для извлечения полезного ископаемого выбуриванием, содержащая несущую раму, на которой установлены вращающе-подающий механизм с проходящим через него буровым ставом, имеющим шнековые секции с замками, монтажно-демонтажный механизм бурового става, включающий суппорт с приводом вращения и подачи шнековых секций става и узлы для их приема, ориентирования по углу вращения, подсоединения к ставу и отсоединения от него, отличающаяся тем, что, с целью повышения

ее производительности путем улучшения качества выполнения вспомогательных операций по монтажу и демонтажу става, узлы приема, ориентирования, подсоединения и отсоединения секций бурового става встроены во вращающе-подающий механизм, .а монтажно-демонтажный механизм снабжен дополнительным суппортом, расположенным параллельно основному с возможностью перемещения в поперечном к нему направлении относительно несущей рамы.

2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что узел приема секций бурового става снабжен соосно с ним расположенными приемной и соединительной обоймами и размещенной между ними промежуточной обоймой, установленной с возможностью вращения от бурового става и оснащенной средством разъединения замка щнековых секций бурового става.

3.Мащина по п. 2, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность приемной обой .гу мы выполнена винтовой для взаимодействия с торцом лопасти щнековой секции бурового става, а щпиндель привода вращения суппортов снабжен приспособлением для свободного ее доворота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2846093, кл. 299-55, опублик. 1958. 2. Австоркое свидетельство СССР

№ 442295,.кл. Е 21 С 1/00, 1973 (прототип). put.l 2226 13 2523 / а ,д ,, / /7П/ I L, ,, J,. о У / Фиг. 2 / 29 4 риг. 28 -НОС 42 65 фиг 5

в-в

33 .

32

2Г

Фид. 7

г- г

фиг.Э

51

Ж-Ж { JO

.П

фиг. 12