Устройство для вибровращательного бурения

 

Изобретение относится к горному ,:делу и позволяет повысить надежность работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси. Оно имеет подрессорные относительно тележки 22 лонжероны 20 с направляющей 3, на которой установлен гидроцилиндр (ГЦ) 17 подачи. Шток ГЦ 17 связан с вибровращательной буровой кареткой 2 с гидродвигателями (ГД) вращателя 14 и вибратора 15. Последние сообщаются с напорными магистралями (М) 28 и 30 соответствующих насосов 27 и 29. Между тележкой 22 и лонжеронами 20 размещен уравнительный ГЦ 23. Поршневая с to (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Su 4 Е 21 С 1/00

ВС! :1 .9 to qz q g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHO5hV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ЭО 31 3

20 (21) 3958734/22-03 (22) 01.10.85 (46) 23.03.87. Бюл. У 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1" (72) А.И.Осипов, О.А.Батухтин, В.С.Гурьева, А.В.Бабичев и А.А.Ситников (53) 622.233.65(088.8) (56) Патент СССР Р 695572, кл. Е 21 С 1/00, 1975.

Патент Франции Р 2135860, кл. Е 02 F 5/00, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

„„SU„„Ai (57) Изобретение относится к горному ,-делу и позволяет повысить надежность работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси. Оно имеет подрессорные относительно тележки 22 лонжероны 20 с направляющей 3, на которой установлен гидроциликдр (ГЦ)

17 подачи. Шток ГЦ 17 связан с вибровращательной буровой кареткой 2 с гидродвигателями (ГД) вращателя 14 и вибратора 15. Последние сообщаются с напорными магистралями (М) 28 и 30 соответствующих насосов 27 и 29, Между тележкой 22 и лонжеронами 20 размещен уравнительный ГЦ 23. Поршневая от которых вращательный момент передается на шпиндель 9, соединенный с бурильной трубой 10, оснащенной коронксч 1!. Последняя разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и среэывающими усилияМи эа счет приложейия крутящего момента. Дрос ели 33 и 34 позволяют управлять скоростью подачи или отвода каретки 2. i ил.

1298370 полость 25 ГЦ 23 сообщена через N 32 с поршневой полостью 18 ГЦ 17 и через регулируемый дроссель 33 — с

М 30. Штоковая 24 полость ГЦ 23 сообщена через М 31 со штоковой l9 полостью ГЦ 17 и через регулируемый дроссель 34 — с М 28. Слив масла иэ ГД осуществляется через М 37 в маслобак

38, а оттуда через фильтр 39 по И 40 . оно поступает в насосы 27 и 29. От насосов 27 и 29 масло подается в ГД, Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для разрушения горных пород вибровращательным способом.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства эа счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. 10

Устройство для вибровращательного бурения содержит раму 1 вибровращательной каретки 2, установленную на направляющей 3. В корпусе вибровращательной каретки 2 установлен вал 4 с жестко насаженными на нем шестернями-дебалансами 5, находящимися в постоянном зацеплении с шестернямидебалансами 6, свободно насаженными на червячном валу 7 редуктора-вращателя. Червячный вал 7 находится в зацеплении с червячным колесом 8, жестко закрепленным на шпинделе 9, на котором укрепляется бурильная труба 10 с коронкой 11. На концах валов 4 и 7

25 жестко насажены звездочки 12 и 13 цепных передач, на выступах рамы установлены гидродвигатель !4 вращателя и гидродвигатель 15 вибратора, связанные цепными передачами со эвеэ- 30 дочками 12 и 13. Вибровращательная каретка 2 присоединена к раме I пружинами 16. К направляющей 3 присоединен силовой цилиндр 17 с поршневой полостью !8 и штоковой полостью 19, 35 шток которого связан с рамой

Направляющая 3 смонтирована на лонжеронах 20 самоходного шасси, ось

21 которого соединена с тележкой 22.

В выступе тележки 22 установлен уравнительный гидроцилиндр 23 со штоковой 24 и поршневой 25 полостями. Лонжероны 20 и тележка 22 соединены рессорой 26. Устройство снабжено насосом 27, напорная магистраль 28 которого сообщена с гидродвигателем 14 вращателя, а также насосом 29, напорная магистраль 30 которого сообщена с гидродвигателем 15 вибратора.

Кроме того, штоковые полости 19 и 24 гидроцилиндров 17 и 23 соединены магистралью 31, а поршневые полости 18 и 25 — магистралью 32. !!агистрали 28 и 31 а также 30 и 32 соединены через первый 33 и второй 34 регулируемые дроссели, а насосы 27 и

29 снабжены предохранительными клапанами 35 и 36.

Слив масла иэ гидродвигателей 14 и 15 осуществляется через магистраль

37 в маслобак 38. Из маслобака 38 масло через фильтр 39 по магистрали

40 поступает в насосы 27 и 29. Масло от насосов 27 и 29 подается в гидродвигатели вращателя 14 и вибратора

15, которые цепными передачами через звездочку 12 вращают вал 4 вибратора, а через звездочку 13 — червячные вал 7 и колесо 8 вращателя. Жестко соединенные с валом 4 ведущие шестерни-дебалансы 5 входят в зацепление с ведомыми шестернями-дебалансами 6, свободно насаженными на ступицах червячного вала 7. Червячное колесо 8 передает крутящий момент на шпиндель

9, с которым соединена бурильная труба 10 оснащенная коронкой II.

3 12983

При вращении неуравновешенных mecтерен-дебалансов 5 и 6 образуются направленные вдоль оси бурильной трубы колебания, синхронные с частотой вращения шестерен-дебалансов. Таким образом коронка 11 разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и срезывающими усилиями, развиваемыми рабочими кром- 10 ками коронки, в результате приложения крутящего момента.

Особенность вибровращательных буровых установок с раздельным приводом двигателей вибратора 15 и враща- 15 теля 14 заключается в том, что при изменении физико-механических свойств буримых пород нагрузка на двигатель

1 вибратора 15 изменяется несущественно, а нагрузка на двигатель вращате- 20 ля 14 существенно изменяется в зависимости от свойств буримых пород и осевого усилия бурового снаряда на забой скважины. Поэтому разность нагрузок на двигатели вибратора 15 и вращателя 14 может служить мерилом процесса бурения, а поддержание заданного соотношения этих нагрузок— основой регулирования процесса.

Автоматическое регулирование про- 30 цесса бурения в зависимости от сопротивления горных мерзлых пород разрушению осуществляется следующим образом.

При бурении однородных по литологическому составу грунтов процесс бурения стабилизирован и нагрузка на гидродвигатели вращателя 14 и вибратора 15 не превышают допустимых значений. Площадь поршневой полости 18 больше площади штоковой полости 19, поэтому буровая коронка 11 прижимается к забою с заданным усилием.

При проходке мерзлых слоев россыпи, представленных галечниковым материалом, амплитуда колебаний вибровращательной каретки 2 увеличивается, вследствие чего уменьшается нагрузка на гидродвигатель 14 вращателя, так как коронка 11 большую часть времени находится в отрыве от забоя, поэтому давление в магистралях 28 и 31, а также в штоковой полости 19 снижается, что приводит к дополнительному прижатию буровой коронки ll к забою.

При проходке слоев россыпи, представленных мелкодисперсным материа70 4 лом, связанным льдистой прослойкой, момент вращения на разрушающем инструменте возрастает, вследствие чего увеличивается нагрузка на гидродвига:тель 14 вращателя из-sa постоянного контакта коронки 11 с разрушаемой средой, что приводит к повышению давления в магистралях 28 и 31 и в штоковой полости 19 силового цилиндра

17, т.е. усилие подачи на забой уменьшится.

Регулируемые дроссели ЗЗ и 34 позволяют управлять скоростью подачи или отвода вибровращательной каретки

2 и тем обеспечивают возможность ведения оптимального процесса разрушения крепких пород при положительном зазоре между коронкой бурового снаряда и плоскостью забоя.

При снижении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении галечниковых материалов) снижается давление и в штоковых полостях 19 и 24, это приводит к прижатию бурового органа к забою, а уравнительный цилиндр 23 компенсирует реакцию силового цилиндра на рессору 26 и не дает ей сжиматься.

Точно так же при повьппении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении мелкодисперсных материалов) повышается давление в штоковьгх полостях

19 и 24, эта приводит к уменьшению давления на забой, а уравнительный гидроцилиндр 23 не дает разжаться рессоре 26.

Формула и з о б р е т е ни я

Устройство для вибровращательного бурения, включающее самоходное шасси с подрессоренными относительно тележки лонжеронами, имеющими направляющую, на которой закреплен гидроцилиндр псдачи, шток которого связан с вибровращательной буровой кареткой с гидродвигателями вращателя и вибратора, сообщенными с напорными магистралями соответствующих насосов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шас и, устройство снабжено двумя регулируемыми дросселями и уравнительным гидроцплиндром, ус,тановленным между тече н лонжеронами, причем поршненая полость уравСоставитель Е.Столбцов

Техред Л.Сердюкова Корректор M.Самборская

Редактор А.Сабо

Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 871(32

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1298370 6 иительного гидроцилиндра сообщена с уравнительного гидроцилиндра сообщепоршневой полостью гидроцилиндра по- на со штоковой полостью гндроцнлинддачи и через первый регулируемый ра подачи и через второй регулируедроссель — с напорной магистралью мый дроссель с напорной магистралью насоса вибратора, а штоковая полость 5 насоса вращателя.