Буроклиновое устройство для разрушения монолитных объектов

 

1. БУРОКЛИНОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее направляющую раму, установленную на раме ударно-вращательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на, боковых гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты. Установленной на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль -оси штанги и зацепления с обоймой , механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет, о тличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности устройства путем повьш1ения прочности конструкции буроклинового рабочего органа, распорный клин выполнен в продольном сечении в форме ромба, вытянутого вдоль оси штанги и жестко связывающего соответствующую часть буровой штанги с коронкой вершинами с острыми углами, а раздвижные щеки шарнирно связаны с обоймой посредством парных боковых тяг, образующих окна для размещения вершин ромба распорного клина с тупыми углами, при этом обойма установлена в направляющем люнете с возможностью вращения вокруг оси буровой штанги, части буровой штанги установлены с возможностью продольного перемещения относительно обоймы со щеками и (Л фиксации свободных торцов щек от раз (Двигания в коронке, а часть штанги с распорным клином подпружинена в. обойме со стороны клина, причем механизм переключения режимов работы выполнен в виде неподвижной зубчатой рейки, жестко установленной 00 вдоль направляющей рамы, параллель00 4iak ной ей подвижной зубчатой рейки, связанной с бурильной машиной, несуi;0 щей каретки, жестко связанной с лю00 нетом и установленной на направляющей каретке с возможностью продольного перемещения, управляющей плиты с фиксирующим пальцем и диагональным пазом, кинематически связанной с приводом и установленной на несущей каретке с возможностью подеречного перемещения относительно нее и попеременного зацепления фиксирующим пальцем с зубчатыми рейками, и управляющей вилки, установленной одним торцом в диагональном пазу с возможностью перемещения вдоль него.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) 4(51) Е 21 С 37 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 3624621/22-03 (22) 21.07.83 (46) 07.02.85. Бюл. к- 5 (72) П.Ф. Корсаков, С.Л. Иванов и Г.В. Иванова (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный.институт им. Г.В. Плеханова (53) 622 ° 233,05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 662712, кл. Е 21 С 37/02, !976.

2. Авторское свидетельство СССР

1(- 1006749, кл. Е 21 С 37/02, 1981 (прототип).

Р (54)(57) 1. БУРОКЛИНОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее направляющую раму, установленную на раме ударно-вращательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на боковых гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с воэможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты, установленной на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности устройства путем повышения прочности конструкции буроклинового рабочего органа, распорный клин выполнен в продольном сечении в форме ромба, вытянутого вдоль оси штанги и жестко связывающего соответствующую часть буровой штанги с коронкой вершинами с острыми углами, а раздвижные щеки шарнирно связаны с обоймой посредством парных боковых тяг, образующих окна для размещения вершин ромба распорного клина с тупыми углами, при этом обойма установлена в направляющем люнете с возможностью вращения вокруг оси буровой штанги, части буровой штанги установлены с возможностью продольного перемещения относительно обоймы со щеками и фиксации свободных торцов щек от раз,двигания в коронке, а часть штанги с распорным клином подпружинена в. обойме со стороны клина, причем механизм переключения режимов работы выполнен в виде неподвижной зубчатой рейки, жестко установленной вдоль направляющей рамы, параллель- . ной ей подвижной зубчатой рейки, связанной с бурильной машиной, несущей каретки, жестко связанной с люнетом и установленной на направляющей каретке с возможностью продольного перемещения, управляющей плиты с фиксирующим пальцем и диагональным пазом, кинематически связанной с приводом и установленной на несущей каретке с возможностью поперечного перемещения относительно йее и попеременного зацепления фиксирукицим пальцем с зубчатыми рейками, и управляющей вилки, установленной одним торцом в диагональном пазу с возможностью перемещения вдоль него, 1138498 а вторым торцом связанной с полумуфтой.

2 Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что боковые rpaИзобретение относится к горной .промышленности и может быть использовано также в строительстве (для раз. рушения фундаментов, стен, вечномерзлых пород и т.д.). 5

Известны клиновые устройства для разрушения горных пород, содержащие корпус, защемленные в нем верхними концами распорные пластины (щеки) и входящий между ними клин с гидропри- 10 водом 13.

Однако данное устройство разрушает породу только в том случае, если оно помещено в шпур, пробуренный в этой породе. Для бурения шпуров не- 15 обходимо дополнительно специальное оборудование.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буроклино- 20 вое устройство для разрушения монолитьых .объектов, содержащее направляющую раму, установленную. на раме ударно-вращательную бурильную маши-. ну с буроклиновым рабочим органом в 25 виде разъемной буровой штанги с ко. ронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных на боковых гранях клина и соединенных уп- 50 ругим элементом, соединительный ме, ханизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты, установлен-З

Мой на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с 40 приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет (2 3.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной надежностью, которая связана с необходини распорного клина и прилегающие к ним поверхности щек выполнены в поперечном сечении с одинаковыми радиусами закругления, постоянными по длине щек и клина. мостью установки клина внутри буровой штанги, Кроме того, в щеках и клине возникают черезмерно большие напряжения вследствие малой площади контакта рабочих граней клина со щеками и последних с породой.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности устройства путем повышения прочности конструкции буроклинового рабочего органа.

Указанная цель достигается тем, что в буроклиновом устройстве для разрушения монолитных объектов, содержащем направляющую раму, установленную на раме ударно-вращательную бурильную машину с буроклиновым рабочим органом в виде разъемной буровой штанги с коронкой, распорного клина, соосного части буровой штанги с коронкой, раздвижных щек, установленных íà боковых гранях клина и соединенных упругим элементом, соединительный механизм в виде обоймы, связывающей части буровой штанги с возможностью их осевого вращения относительно одна другой, и полумуфты, установлен. ной на части буровой штанги со стороны бурильной машины с возможностью продольного перемещения вдоль оси штанги и зацепления с обоймой, механизм переключения режимов работы с приводом, податчик бурильной машины и направляющий люнет, распорный клин выполнен в продольном сечении в форме ромба, вытянутого вдоль оси штанги и жестко связывающего соответствующую часть буровой штанги с коронкой вершинами с острыми углами, а раздвижные щеки шарнирно связаны с обоймой посредством парных боковых тяг, образующих окна для размещения вершин ромба распорного клина с тупыми углами, при этом обойма установлена в направляющем люнете с возможностью вращения вокруг оси буровой

498

50 з 1138 штанги, части буровой штанги установлены с воэможностью продольного перемещения относительно обоймы со щеками и фиксации свободных торцов щек

Ьт раздвигания в коронке, а часть штанги с распорным клином подпружинена в обойме со стороны клина, причем механизм переключения режимов работы выполнен в виде неподвижной зубчатой рейки, жестко установленной вдоль направляющей рамы, параллельной ей подвижной зубчатой рейки, связанной с бурильной машиной, несу-. щей каретки, жестко связанной с люнетом и установленной на направляющей каретке с возможностью продольного перемещения, управляющей плиты с фиксирующим пальцем и диагональным пазом, кинематически связанной с приводом и установленной на несущей каретке с возможностью поперечного перемещения относительно нее и попеременного зацепления фиксирующим

I пальцем с зубчатыми рейками, и управляющей вилки, установленной од- д5 ним торцом в диагональном пазу с, возможностью перемещения вдоль. него, а вторым торцом связанной с полумуфтой.

Кроме того, боковые грани распорного клина и прилегающие к ним поверхности щек выполнены в поперечном сечении с одинаковыми радиусами закругления, постоянными по длине щек и клина. 35

На фиг. 1 показано положение устройства при бурении; на фиг. 2— положение устройства при расколе; на фиг. 3 — положение узлов механизма переключения режимов работы при 40 бурении, вид в плане; на фиг. 4— то же, при расколе; на фиг. 5 — сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 6— сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7— сечение В-В на фиг. 1.

Устройство для разрушения горных пород содержит направляющую раму 1 с податчиком 2, домкратом 3 и направляющим люнетом 4, установленную на раме бурильную машину 5 с разъемной буровой штангой 6 и коронкой 7, раздвижные щеки 8, соединительный механизм 9, механизм 10 переключения режимов работы, пневмоили гидросистему и пульт управ- 55 л ения.

В данном устройстве предусматривается использовать существующие пневматические или гидравлические бурильные машины вращательно-ударного или ударно-вращательного действия, а также соответствующие им податчики. Рабочим инструментом бурильной головки является разъемная штанга 6, состоящая из приводной полуштанги 11 и полуштанги 12 с бурильной коронкой 7. Обе полуштанги соединяются одна с другой обоймой 13. соединительного механизма 9 °

Полуштанга 12 выполнена в виде клина с цилиндрическими поверхностями рабочих граней в поперечном сечении. Выступающие участки (плечи)

14 рабочих граней клина размещены ,в окнах распорных щек 8. Такое решение позволяет уменьшить диаметр закладного устройства. Щеки 8 облегают рабочие грани клина и своими основаниями 15 шарнирно укреплены в обойме 13, а выступами 16 — в кольцевой проточке 17 буровой коронки 7.

Это увеличивает жесткость полуштанги 12 при бурении. Распорные щеки изготавливают таких размеров, чтобы при бурении между заплечиками 18 щек обеспечивался канал 19 диаметром свыше 3 мм для удаления бурового шлама из шпура 20 при бурении негабарита 21.

Обойма 13 выполнена в виде кулачковой полумуфты 22, смонтированной .на люнете 4, в свою очередь смонтированном на несущей каретке 23. Полумуфта 24 одета на приводную полуштангу 11 и связана с податчиком 2 посредством механизма 10 переключения режимов работы. Полумуфта 22 в люнете 4 укреплена с возможностью ее вращения относительно продольной оси. В этой полумуфте создано гнездо 25, в котором размещена с воэможностью лишь осевого перемещения от" носительно полумуфты 22 головная часть полуштанги 12 с упругим элементом (пружиной) 26 и выступами 27.

Упругий элемент предназначен для возврата полуштанги 12 в исходное положение, а выступы — для удержания упругого элемента и самой полуштанги в гнезде и предотвращения перекоса полуштанги 12. Полумуфта 24 по полуштанге 11 механизмом 10 перемещается лишь в осевом направлении, а вращение ее выполняется полуштангой 11, которая имеет для этого или фигурное сечение, или специальные выступы. На

$ 11 полумуфте 24 образован также кольцевой паз 28 для размещения управляющей вилки 29.

Механизмом 10 переключения режимов работы полумуфты 22 и 24 могут быть соединены так, что их кулачки входят в соответствующие выемки и полумуфты действуют как единый механизм. При этом оси полумуфт совпадают, а для улучшения подачи промывочной жидкости в шпур промывочные отверстия 30 полуштанг 11 и 12 соединены через втулку 31.

Конструктивно механизм переключения режимов работы выполнен в виде управляющей плиты 32 и привода. В качестве последнего предусмотрено, в частности, использовать гидроили пневмоцилиндр 33 со штоком 34, установленные перпендикулярно оси податчика 2 и обеспечивающие траекторию движения плиты, перпендикулярную этой же оси. Плита 32 и ее привод смонтированы на каретке 23 люиета 4

На наружней стороне плиты 32 создан диагональный паз 35, в котором свободно установлена пята Зб вилки

29. Паз 35 выполнен такой формы, что пята Зб имеет воэможность совершать лишь прямолинейное движение в пределах паза. На тыпьной стороне плиты 32 установлен фиксирующий палец 37. Переключатель способен входить в зацепление с зубчатыми рейками 38 и 39, установленными в одной плоскости, с зубьями навстречу друг другу, соответственно одна на внутренней стороне податчика 2, а вторая на бурильной машине 5.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на негабариг 21, выравнивают домкратом 3 в требуемое положение и соединяют с энергетическими пневмо- или гидромагистралями. Перед бурением бурильная машина 5 поднята в крайнее верхнее исходное положение и в ее патроне.закреплена приводная полуштанга

11, а полумуфты 22 и 24 находятся в зацеплении, При этом полуштанга 12 максимально введена в центральное гнездо 25 полумуфты 22 и ее торец соприкасается с троцом полуштанги

11, а втулка 31 находится в промывочном отверстии. Шарнирно закрепленные на полумуфте 22 щеки 8 облегают по-, 50

После этого вновь включают в работу бурильную машину 5, и податчик

2 начинает перемещать ее в направлении на забой. Тогда крутящий момент не передается на полумуфту 22 и полуштайгу 12, а ударный импульс от ударника через полуштангу 11 поступает на полуштангу 12 и вызывает ее перемещение. Так как при этом полумуфта 22 не перемещается, полуштанга 12, выполненная в виде клина, перемещается между щеками 8 и раздвигает их. Удары по клину наносятся

38498 луштангу 12 по рабочим граням клина ° и своими выступами 16 зафиксированы от раздвижения -в кольцевой проточке

17 коронки 7 и удерживаются кольцевой пружиной. Шток 34 цилиндра 33 выдвинут и плита 32 находится в крайнем положении, обеспечивающем соединение полумуфт 22 и 24. Каретка

23 люнета 4 посредством пальца 37 соединена через зубчатую рейку с бурильной машиной 5, что обеспечивает их совместное перемещение.

При включении бурильной машины 5 и податчика 2 в работу устройство начинает бурить шпур 20. При этом ударный импульс от ударника бурильной машины 5 через приводную полуштангу 11 передается нижней полуштанге 12 и далее на,коронку 7. Крутящий момент от бурильной машины 5 через приводную полуштангу 11 передается полумуфте 24, а с нее посредством зацепления — полумуфте 22 и далее на полуштангу 12 с коронкой 7.

Получая удары и вращение, коронка 7 обеспечивает бурение шпура 20.

Когда шпур пробурен на необходимую глубину, бурильная машина 5 отключается, и податчиком 2 буровой инструмент совместно с бурильной машиной 5, полумуфтами и люнетом 4 поднимают над забоем шнура на расстояние, несколько большее хода клина, Далее шток 34 цилиндра 33 перемещает плиту 32 в противоположное первоначальному крайнее положение. При з»м пята Зб вилки .29 двигается в лазе

35 и разъединяет полумуфты 22 и 24, а палец 37, выйдя из зацепления с рейкой 38, осуществляет зацепление с рейкой 39. Последнее приводит к тому, что каретка 23 люнета 4 фиксируется на корпусе податчика 2 и не перемещается совместно с бурильной головкой.

1138498

Фиг. 1 до тех пор, пока в негабарите не образуются трещины, т.е. пока он не разрушится. После этого устройство выключается. При переводе на следующий негабарит цикл работ повторяется

Данное устройство позволяет повысить ресурс работы за счет снижения напряжений в инструменте (пара клин — щеки), использования более прочной конструкции части буровой штанги с коронкой (вэамен трубчатой конструкции), повышения надежности устройства в работе и упрощения конструкции механизма переключения режимов работы. !

1138498

1138498

Фиг.5 ущцПН даказ 10650/22 Тиц 482 ПО

Ю екдкек mm детект, г. укгород,тк.ддоекткел, 4

- А побернуво б

Фиг. Ф

0- д т3ернупю