Перфоратор с регулируемым крутящим моментом
Изобретение относится к буровым машинам ударно-вращательного действия, применяемым при разрушении горных пород или других материалов на шахтах, карьерах и строительных работах. Обеспечивает повышение производительности и экономических показателей буровых работ. Сущность изобретения: устройство включает корпус с ударником, распределитель, вращатель буровой штанги со шпинделем, буксу для вращения буровой штанги. Часть шпинделя, обращенная к буксе, представляет собой шестерню. Между буксой и шпинделем размещено регулирующее устройство. Оно состоит из венцовой шестерни и промежуточных шестерен с осями, находящихся в постоянном зацеплении между собой, буксой и шестерней шпинделя, кольцевого поршня, и каналов управления для поочередного соединения с напорной магистралью или атмосферой. Кольцевой поршень имеет отверстия с размещенными в них осями промежуточных шестерен. Он имеет возможность осевого перемещения и вращения относительно корпуса. На обоих торцах поршень имеет торцевые кулачки с возможностью поочередного сцепления с ответными кулачками венцовой шестерни или корпуса. Конструкция позволяет увеличить величину крутящего момента для бурения неустойчивых и трещиноватых интервалов шпура или скважины. 3 ил.
Изобретение относится к буровым машинам ударно-вращательного действия, применяемым при разрушении горных пород или других материалов на шахтах, карьерах и строительных работах.
Машины для выполнения этих работ - перфораторы известны, например, по авт. свид. 883399 или патенту 2121061 (класс Е 21 С). Наиболее близким по технической сущности к заявленному является перфоратор для ударно-вращательного бурения шпуров и скважин (патент РФ 2121061 от 27.10.1998 г. ), включающий корпус с ударником, распределитель сжатого воздуха, вращатель буровой штанги со шпинделем, буксу для вращения буровой штанги. При бурении монолитных однородных материалов эти машины надежны и производительны. Недостатком устройства является то, что в условиях, когда монолитные устойчивые горные породы чередуются с участками неустойчивых горных пород, производительность перфораторов существенно снижается, поскольку для преодоления таких участков требуются дополнительные операции, связанные с недостаточностью крутящего момента вращателя. С другой стороны, оснащение перфоратора вращателем с максимальным крутящим моментом, необходимым только для проходки относительно коротких интервалов, нерациональна, поскольку ведет к утяжелению конструкции, увеличению ее габаритов, ухудшению экономичности вращателя. Описанная ситуация снижает производительность и экономические показатели буровых работ, а также сдерживает внедрение перфораторов с повышенной ударной мощностью, способных значительно повысить производительность буровых работ. Задача, решаемая изобретением, заключается в создании перфоратора с регулируемым крутящим моментом. Решение поставленной задачи достигнуто тем, что в известном устройстве, включающем корпус с ударником, распределитель сжатого воздуха, вращатель буровой штанги со шпинделем, буксу, для вращения буровой штанги часть шпинделя, обращенная к буксе, представляет собой шестерню, между буксой и шпинделем размещено регулирующее устройство, состоящее из венцовой шестерни и промежуточных шестерен с осями, находящихся в постоянном зацеплении между собой, буксой и шестерней шпинделя, кольцевого поршня, и каналов управления для поочередного соединения с напорной магистралью или атмосферой, причем кольцевой поршень имеет отверстия с размещенными в них осями промежуточных шестерен и расположен с возможностью осевого перемещения и вращения относительно корпуса, а также кольцевой поршень на обоих торцах имеет торцевые кулачки с возможностью поочередного сцепления с ответными кулачками венцовой шестерни или корпуса. В этом случае при встрече бурового инструмента с участком неустойчивых горных пород, что вызывает обычно остановку его вращения, бурильщик получает возможность путем переключения рукоятки управления значительно увеличить крутящий момент и затем, после того как этот участок пройден, - переключиться на первоначальный режим работы. Конструкция перфоратора, способного в отличие от существующих машин аналогичного назначения осуществлять регулировку крутящего момента, схематически показана на фиг. 1, на фиг.2 показан разрез I-I, на фиг.3 - разрез II-II. В конструкции учитываются повышенные требования к надежности, предъявляемые к горным машинам ударно-вращательного действия. Конструкция перфоратора с регулируемым крутящим моментом включает корпус 1 в котором размещено: распределитель сжатого воздуха 2, ударник 3, вращатель буровой штанги 4, шпиндель вращателя 5, букса 6, буровая штанга 7 и детали устройства регулировки крутящего момента: шестерни промежуточные 8, оси промежуточных шестерен 9, венцовая шестерня 10, поршень кольцевой 11, каналы управления 12 и 13, кулачки корпуса 14. При этом детали имеют следующие особенности: - часть шпинделя, обращенная к буксе, представляет собой шестерню, находящуюся в постоянном зацеплении с шестернями 9; - часть буксы, обращенная к шпинделю, имеет шлицы для соединения с венцовой шестерней 10; - венцовая шестерня 10 находится в постоянном зацеплении с промежуточной шестерней 8, торец венцовой шестерни имеет кулачки для сцепления с кулачками кольцевого поршня 11; - кольцевой поршень 11 имеет отверстия с размещенными в них осями 9 промежуточных шестерен, а также он имеет возможность осевого перемещения вдоль этих осей и вращения относительно корпуса. С одной стороны поршня расположены торцевые кулачки для зацепления с венцовой шестерней, с другой стороны поршня - кулачки для зацепления с кулачками корпуса; - каналы управления 12 и 13, которые при помощи стандартного распределителя с рукояткой управления (на чертеже не показаны) соединяются поочередно с напорной магистралью или атмосферой. Если давление поступает в канал 12, а канал 13 соединен с атмосферой, кольцевой поршень под действием разности давлений перемещается в направлении венцовой шестерни 10, кулачки которой зацепляются с кулачком поршня 11 фиг. 1, сторона А. При встрече буровым инструментом неустойчивых горных пород, когда крутящий момент оказывается недостаточным, достаточно поворотом ручки переключателя канал 12 соединить с атмосферой, а канал 13 с напорной магистралью. В этом случае под действием разности давлений поршень 11 переместится в направлении вращателя 4. Вследствие этого кулачки поршня выйдут из зацепления с кулачками венцовой шестерни и вступят в зацепление с кулачками 14 корпуса 1. Таким образом, поршень 11 с осями 9 окажутся неподвижными относительно корпуса перфоратора и система шестерен превратиться в шестеренчатую передачу от шпинделя к буксе, которая увеличит крутящий момент на буксе до величины и соответственно частотой вращения буксы где Мш и nш - момент и частота вращения шпинделя;Z2 и Z1 - число зубьев венцовой шестерни и шпинделя. При очевидном соотношении Z2>Z1 предлагаемое устройство увеличивает крутящий момент, снижая частоту вращения. Однако снижение оборотов при пересечении неустойчивых участков практически не оказывает существенного влияния на скорость бурения.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.01.2007 БИ: 03/2007