Гидравлическая бурильная машина

 

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая вращатель,- полость корпуса которого гидравлически связана с источником энергоносителя, коронкодержатель, размещенный в кана ле шпинделя, кинематически связанного с гидродвигателем через имеющий водило планетарньш редуктор, пульсатор, вал которого кинематически связан с приводным валом вращателя, и связанный с корпусом вращателя автоподатчик с краном управления, о т л и ч а-ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности машины за счет. обеспечения автоматического изменения режима ее работы в зависимости от свойств буримой породы, автоподатчик связан с корпусом вращателя посредством эластичного элемента и скобы, соединенной с краном управления, причем вращатель снабжен гидромуфтой, связанной с водилом редуктора, а приводной вал вращателя выполнен с профильным участком для изменения проходного сечения канала, связывающего полости гидромуфты, при этом на стенках канала шпинделя вьтолнены продольные канавки, а коронкодержатель выполнен с ответным буртом. 2. Мащина по п.1, о т л и ч.а ю щ а я с я тем, что скоба выполнена (Л с отверстиями, а эластичный элемент выполнен в виде гидроцилиндра, рабочая полость которого сообщена с полостью корпуса вращателя, при этом шток гидродилиндра пропущен через отверстия скобы и зафиксирован на корпусе вращателя, а корпус зафиксиСП рован на скобе. ел 00 Ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1155739 А

4(51) Е 21 С 3/20 а

;а : хааа;"О p р

Н . -. а а

t а«

1 а аа а а:ъъ.тм а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 367901 7/22-03 (22) 26. 12.83 (46) 15.05.85. Бюл. и 18 (72) Е;С.Гуменников (53) 622.233.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 796406, кл. E 21 С 3/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 663830, кл. Е 21 С 3/00, 1975 (прототип). (54) (57) 1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ

МАШИНА, вклк>чающая вращатель, полость корпуса которого гидравлически связана с источником энергоносителя, коронкодержатель, размещенный в канале шпинделя, кинематически связанного с гидродвигателем через имеющий водило планетарный редуктор, пульсатор, вал которого кинематически связан с приводным валом вращателя, и связанный с корпусом вращателя автоподатчик с краном управления, о т л и ч а.ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности машины за счет обеспечения автоматического изменения режима ее работы в зависимости от свойств буримой породы, автоподатчик связан с корпусом вращателя посредством эластичного элемента и скобы, соединенной с краном управления, причем вращатель снабжен гидромуфтой, связанной с водилом редуктора, а приводной вал вращателя выполнен с профильным участком для изменения проходного сечения канала, связывающего полости гидромуфты, при этом на стенках канала шпинделя выполнены продольные канавки, а коронкодержатель выполнен с ответным буртом.

2. Машина по п.1, о т л и ч.а ю— щ а я с я тем, что скоба выполнена с отверстиями, а эластичный элемент выполнен в виде гидроцилиндра, рабочая полость которого сообщена с полостью корпуса вращателя, при этом шток гидроцилиндра пропущен через отверстия скобы и зафиксирован на корпусе вращателя, а корпус зафиксирован на скобе.

1155739

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к гидравлическим бурильным машинам.

Известна г щравлическая бурильная машина, включающая вращатель со шпин — 5 делем, коронкодержателем, планетарным редуктором и двигателем привода, пульсатор и автоподатчик (1 ).

Наиболее близкой к предлагаемой является гидравлическая бурильная ма-1О шина, включающая вращатель, полость корпуса которого гидравлически связана с источником энергоносителя, коронкодержатель, размещенный в канале шпинделя, кинематически свя— занного с гидродвигателем через имеющий водило планетарный редуктор, пульсатор, вал которого кинематически связан с приводным валом вращателя, и связанный с корпусом вращате-2О ля автоподатчик с краном управления ь23.

Однако эти устройства не обеспечивает автоматическое измерение режима работы в зависимости от свойств бу — 25 римой породы, что сдерживает их производительность.

Цель изобретения — повьш ение производительности машины за счет обес— печения автоматического изменения ЗО режима ее рабаты в зависимости от свойств буримой породы.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлической бурильной З5 машине, включающей вращатель, полость корпуса которого гидравлически связана с источником энергоносителя, коронкодержатель, размещенный в канале шпинделя, кинематически связанного 4О с гидродвигателем через имеющий водило планетарный редуктор, пульсатор, вал которого кинематически связан с приводным валом вращателя, и связанный с корпусом вращателя автоподат- 45 чик с краном управления, автоподатчик связан с корпусом вращателя посредством эластичного элемента и скобы, соединенной с краном управления, причем вращатель снабжен гидромуфтой,56 связанной с водилам редуктора, а приводной вал вращателя выполнен с профильным участком для изменения проходного сечения канала, связывающего полости гидромуфты, при этом на Я стенках канала шпинделя выполнены продольные канавки, а коронкодержатель выполнен с ответным буртом.

Кроме того, скоба вьиочнена с отверстиями, а эластичный элемент выполнен в виде гидроцилиндра, рабочая полость которого сообщена с полостью корпуса вращателя, при этом шток гидрацилиндра пропущен через отверстия скобы и зафиксирован на корпусе вращателя, а корпус зафиксирован на скобе.

На фиг.1 показана предлагаемая машина, разрез, на фиг.2 — сечение

A-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 — сечение В-В, на фиг.1; на фиг ° 5 — сечение à — Г на фиг. 1; на фиг.6 — сечение Д-Д ва фиг. 1.

Гидравлическая бурильная машина

1содержит вращагель 1, в канале шпинделя 2 которого размещен коронкодержатель 3 с буровой коронкой 4 и автоподатчик 5.

В шпинделе 2 помещен пульсатор с валом 6, на конце которого смонтирован подпружиненный диск 7 с проходными каналами 8 (фиг.4). Коронкодержатель 3 в хвостовой части имеет продольные каналы 9 (фиг.3), которые перед буртом 10 выходят на его боковую поверхность. За бурам 10 выполнены радиальные каналы 11 с поверхности коронкодержателя 3, которые затем объединяются в сквозной осевой канал 12.

Бурт 10 помещен в шпинделе 2 на участке, имеющем уширение проходного сечения, например в виде продольных канавок 13, выполненных на стенках канала шпинделя. Коронкодержатель 3 закреплен в шпинделе с возможностью свободного осевого перемещения на определенную величину, ограниченную шариками 14, помещенными в продольные каналы 15, которые на половине сечения выполнены на поверхности коронкодержателя, а вторые половины сечений соосно с первыми выполнены на внутренней поверхности шпинделя. Шарики вводятся через специальные отверстия 16 с заглушками с внешней поверхности шпинделя.

Вал 6 соединен с приводным валом

17 вращателя 1. При этом вращатель 1 включает в себя гидродвигатель 18, например, пластинчатого типа, планетарный редуктор. 10 с водилам 20 и гидромуфту 21, которая связана с водилам 20 и, в частном случае, может

Ътредставлять собой пластинчатый гид55739 4

t0

Ю

ЗО

55 з .11 родвигатель с замкнутым каналом 22 входом и выходом (фиг.2). Канал 22 выполнен, например, в виде двух изолированных углублений торцовых крышек 23, связанных с рабочей полостью гидромуфты 21 и сообщающихся через осевое отверстие.

Вал 17 соединен с гидродвигателем

18 и с планетарным редуктором 19 с осевой подвижностью, например, с помощью шлицов 24, а на участке осевого отверстия крышек 23 вал 17 имеет профильный участок 25. В хвостовой части вал 17 подпружинен к крышке 26 корпуса гидровращатепя.

Солнечное колесо 27 планетарного редуктора 19 жестко связано с буксой

28, которая, в свою очередь, герметично и поворотно посажена в корпусе гидровращателя с помощью, напри- . мер, многорядного шарикоподшипника

29, у которого шарики вставлены через радиальные отверстия в его корпусе.

Саттелитные шестерни 30 выполнены из водостойкой пластмассы, например из капрона ° Ведущая шестерня 31 также выполнена из материала, имеющего малый коэффициент трения при водяной смазке как и пластины гидровращателя

18 и гидродемпфера 2 1.

Автоподатчик 5 связан с корпусом вращателя 1 имеющего крепежные приливы 32 посредством скобы 33 и эластичного элемента, выполненного в виде гидроцилиндров 34. Скоба 33 выполнена с отверстиями, через которые пропущены штоки 35 гидроцилиндров

34 и зафиксированы на корпусе вращателя, например, гайками и подпружинены для фиксации вращателя в исходном положении. Скоба 33 зафиксирована на корпусе гидроцилиндра 35 и связана тягой 36 с краном 37 управления податчиком.

Полость корпуса врашателя 1 и pa— бочая полость гидродвигателя 18 связаны с источником энергоносителя, йапример, жидкости под давлением.

При запуске машины в работу включается источник энергоносителя. Рабочая полость гидроцилиндра 35 сообщена с полостью корпуса вращателя, гидромуфта 21 вовлекается во вращение водилом 20 под общим напором жидкости в корпусе по внутреннему кольцевому циклу. Гидродвигатель 18 через шлицы 24 вращает вал 17 и далее вал

6, одновременно вращается ведущая шесчерня 31 и саттелитными шестернями

30 и солнечным колесом 27 через буксу

28 приводит во вращение шпиндель 2 в обратную сторону относительно валов

17 и6.

При этом гидромуфта 21 управляет скоростью вращения шпинделя, изменяя число оборотов водила 20 с саттелитными шестернями 30, а работой гидромуфты управляет перемещающийся по оси вал 17, имеющий профильный участок 25. в районе канала 22 гидромуфты

21. Этот канал может полностью перекрываться профильным участком 25 вала 17, тогда гидромуфта 21 прекращает свое вращение независимо от величины крутящего момента со стороны водила 20, а поскольку оно жестко связано с валом гидромуфты, то также останавливается, а солнечное колесо

27 и шпинделя 2 соответственно имеют максимальную скорость вращения в обратную сторону относительно приводного вала 1?. При смещении вала 17 в сторону образования зазора между профилем 25 и стенками отверстия для вала 17 в крышках 23 момент, действующий на водило 20 в планетарном редут= торе 19, прокручивает гидромуфту 21 ! со скоростью, зависящей от площади сечения образованного зазора. При наличии сопротивления вращению шпинделя 2 со стороны буровой коронки 4 и малого сопротивления в канале гидромуфты скорость шпинделя 2 уменьшается до нуля. В этот момент саттелитные шестерни 30 свободно обкатываются по солнечному колесу 27 °

При совпадении и перекрывании каналов 8 диска 7 с каналами 9 коронкодержателя 3 возникает высокочастотная ударная пульсация столба жидкости в шпинделе 2, которая совместно с вращением коронки 4 используется для разрушения породы в шпуре. В номинальном режиме работы машины бурт

10 удерживается примерно на середине канавок 13, что соответствует максимальной мощности работы пульсатора и беспрепятственному проходу отработавшейся жидкости в канал 12 на лезвие коронки 4 для его охлаждения и промывки шпура. Режим подачи машины на забой определяется строгим равенством усилия подачи автоподатчика 5 с силой гидро< татического давления столба жидкости в шпинделе на корон1155739 кодержатель 3 с тем, чтобы шпинделю не передавались осевые усилия подачи и не воспринимались разрывные усилия пульсации при холостой работе, которая может разрушит ь узел кр епле ния 5 коронкодержателя в шпинделе. Бурт 1О здесь играет предохранительную роль.

В случае опережения скорости подачи автоподатчика 5 скорости бурения коронкодержатель смещается в сторону 10 вращателя 1 и бурт 10 выходит из канавок 13. Проход жидкости в шпинделе через пульсатор на промывку прекращается и вместе с этим прекращается пульсация. Одновременно с помощью 15 подпружиненной оси диска 7 перемещаются валы 6 и 1 7 и профильный участок 25 увеличивает зазор для прохода жидкости в канале гидромуфты 21. Он начинает свободно вращаться под дей- 20 ствием водила 20, а саттелитные шестерни 30 свободно обкатываться по колесу 27. Скорость шпинделя уменьшается до нуля, предохраняя коронку 4 от износа во вращательном режиме без 25 промывки, которая в этот момент прервана буртом 10.

При недостаточной подаче или при холостом ходе бурт 10 силой гидростатического давления в шпинделе смещен Зр в сторону коронки 4 до упора шариков

14 в канавках. Бурт 10 выходит из канавок 13 с прекращением движения жидкости на промывку. Пульсация прекращается и одновременно прекращается вращение шпинделя, поскольку торцовая пружина в KpbmKe 16 отжимает валы 17 и 6 вслед за коронкодержателем 3.

В канале 22 гидромуфты 2 1 увеличивается проходное сечение, вновь падает 4р сопротивление потоку, и при наличии противомомента на коронке 4 скорость шпинделя вновь стремится к нулю.

Для того, чтобы оба рассмотренных случая остановки машины при ее рабо- 45 те были сведены к минимуму и в процессе бурения она постоянно работала в оптимальном режиме, предусмотрена

"плаващцая" подача бурильной машины автоподатчиком 5, которым создается gp усилие подачи, равное силе гидростатического давления в шпинделе 2 на коронкодержатель 3. Эта сила численно равна развиваемой силе на штоках

35 гидроцилиндров 34. Скоба 33 перемещается автоподатчиком 5 на забой против действия штоков гидроцилиндров 34 и одинаковом его сопротивлении, поскольку при малых скоростях перемещения при бурении жидкость из гидроцилиндра 34 свободно перетекает в полость вращателя 1 уже при незначительном перепаде давлений. Длина участка перемещения скобы 33 относительно приливов 32 с равным сопротивлением„численно равным усилию по.— дачи на забой и одновременно силе давления жидкости на коронкодержатель

3, используется для регулировки расхода жидкости или сжатого газа краном 37 автоподатчика. С помощью скобы

33 и тяги 36 расход крана 37 корректируется при ее выходе из оптимального участка перемещения в ту или другую сторону.

Оптимальный участок работы бурильной машины соответствует срединному участку 25 вала 17, где при неизменном числе его оборотов, а следовательно и диска 7, скорость вращения шпинделя 2 максимальная, что соответствует максимальной частоте пульса— ции, поскольку вращение диска 7 и шпинделя 2 с коронкодержателем 3 противоположное.

Производительность машины по скорости бурения в породах различной буримости задается путем подачи переменного напора жидкости в питающую сеть. Для этого также используется перемещение "плавающей" скобы 33 отчосительно корпуса гидровращателя 1 на редукционный клапан давления (не показан), который также может крепиться к корпусу вращателя 1.

Таким образом, в машине обеспечено автоматическое изменение режима бурения в зависимости ст свойств буримой породы, что повьппает på произ— водительность.

1155739

29

27

31

21

22

18

1155739

2

Составитель Ю.Стрелов

Редактор Л.Авраменко Техред С.Мигунова Корректор А.Обручар

Заказ 3067/29 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæpîðîä, ул.Проектная, 4