Стенд для исследования режимов бурения горных пород



Стенд для исследования режимов бурения горных пород
Стенд для исследования режимов бурения горных пород
Стенд для исследования режимов бурения горных пород

 


Владельцы патента RU 2516042:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования режимов бурения горных пород. Техническим результатом является повышение точности измерения режимных параметров бурения за счет возможности независимого приложения к отрезку буровой штанги с буровым инструментом крутящего момента, усилия подачи, импульсов крутящего момента и импульсов осевого усилия. Стенд содержит опорную плиту, отрезок буровой штанги с буровым инструментом, установленный в опорах, гидроцилиндр подачи, тензометрические звенья, вращатель, образец породы. Стенд дополнительно содержит ударный механизм-возбудитель импульсов осевых усилий и ударный механизм-возбудитель импульсов крутящего момента, закрепленные на опорах, расположенных на неподвижной опорной плите, ударные механизмы-возбудители импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента закреплены с возможностью передачи импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента на штангу с буровым инструментом через тензометрические звенья, причем вращатель, с закрепленным на его валу образцом породы, размещен в податчике, имеющем возможность перемещения по направляющим рамы. 3 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, применяемой для бурения шпуров различного целевого назначения, и предназначено для исследования режимов бурения горных.

Известен стенд для исследования процессов бурения горных пород, включающий в себя нагрузочный гидроцилиндр, буровую штангу с породоразрушающим инструментом, блок горной породы, механизм вращения буровой штанги (патент №2005879, РФ, E21C 1/00, E21B 3/00, 15.01.1994)

Недостатком известного технического решения является то, что конструкция данного стенда не предусматривает приложение импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента к породоразрушающему инструменту и не позволяет исследовать режимы бурения при бурении различными способами

Известно устройство для бесконтактного измерения температуры забоя скважины в процессе бурения, включающее в себя установленный на валу бурового станка кернодержатель с образцом породы в виде керна, породоразрушающий инструмент, раму (патент №2326240, РФ, E21B 47/06, B24B 49/12, 10.12.2007)

Недостатком известного технического решения является то, что конструкция данного стенда также не предусматривает приложение импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента к породоразрушающему инструменту и не позволяет исследовать режимы бурения при бурении различными способами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству по совокупности признаков является стенд для исследования процесса бурения горных пород, включающий опорную плиту с направляющими, опоры, тензометрические звенья, отрезок буровой штанги с буровым инструментом, два гидроцилиндра (Крапивин М.Г., Раков И.Я., Сысоев Н.И. Горные инструменты. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 256 с: ил. стр 214-216).

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является то, что конструкция прототипа предназначена для исследования режимов бурения горных пород исключительно вращательным способом и моделирование вращательно-ударного, ударно-вращательного или ударного бурения не представляется возможным.

Задача изобретения - повышение точности измерения режимных параметров бурения при комбинированном механическом воздействии на буровой инструмент.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение точности измерения режимных параметров бурения за счет возможности независимого приложения к отрезку буровой штанги с буровым инструментом крутящего момента, усилия подачи, импульсов крутящего момента и импульсов осевого усилия.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для исследования режимов бурения горных пород содержит опорную плиту, отрезок буровой штанги с буровым инструментом, установленный в опорах, гидроцилиндр подачи, тензометрические звенья, вращатель, образец породы, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит ударный механизм-возбудитель импульсов осевых усилий и ударный механизм-возбудитель импульсов крутящего момента, закрепленные на опорах, расположенных на неподвижной опорной плите, ударные механизмы-возбудители импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента закреплены с возможностью передачи импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента на штангу с буровым инструментом через тензометрические звенья, причем вращатель, с закрепленным на его валу образцом породы, размещен в податчике, имеющем возможность перемещения по направляющим рамы.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого стенда.

На фиг.2 изображен разрез А-А.

На фиг.3 увеличенное изображение поз.11.

Стенд содержит раму 1, опорную плиту 2, закрепленную неподвижно на раме 1, отрезок буровой штанги 3 с буровым инструментом 4, две опоры 5 и 6 отрезка буровой штанги, закрепленные на опорной плите 2, два ударных механизма-возбудителя импульсов осевых усилий 7 и импульсов крутящего момента 8, стойки 9 и 10, закрепленные на опорной плите 2, предназначенные для закрепления на них соответственно ударных механизмов-возбудителей 7 и 8, тензометрическое звено-цилиндр 11 для передачи от ударного механизма-возбудителя импульсов осевых усилий 7 импульсов осевых усилий на отрезок буровой штанги 3 и размещения датчика 12, тензометрическое звено-рычаг 13, для передачи от ударного механизма-возбудителя импульсов крутящего момента 8 импульсов крутящего момента на отрезок буровой штанги 3 и размещения датчика 14, вращатель 15 с закрепленным на его валу образцом породы 16, податчик 17, предназначенный для закрепления в нем вращателя 15, гидроцилиндр подачи 18 для создания усилия подачи. В патронах ударных механизмов-возбудителей 7 и 8 установлены соответственно наконечники 19 и 20. Тензометрическое звено-рычаг 13 закреплено на отрезке буровой штанги 3 при помощи болта 21.

Стенд работает следующим образом.

Образец породы 16 закрепляется на валу вращателя 15 и прижимается к буровому резцу 4, закрепленном на отрезке штанги 3, посредством включения гидроцилиндра 18. При включении вращателя 15 образец породы начинает вращаться и резец 4 под действием усилия подачи, создаваемого гидроцилиндром 18, внедряется в образец породы. Осевая нагрузка, возникающая на отрезке буровой штанги 3, через тензометрическое звено-цилиндр 11, передается на наконечник 19 ударного механизма-возбудителя 7. Реактивный момент, возникающий на отрезке штанги 3, через тензометрическое звено-рычаг 13, передается на наконечник 20 ударного механизма-возбудителя 8. Усилие подачи регистрируется датчиком 11, а крутящий момент датчиком 14. Данный режим работы стенда соответствует вращательному способу бурения, причем усилие подачи буровою инструмента и частота вращения образца породы регулируются независимо друг от друга. Это позволяет подбирать оптимальные соотношение между этими параметрами и тем самым повысить точность измерения режимных параметров бурения.

При включении в работу механизма-возбудителя импульсов осевых усилий 7 на отрезок буровой штанги 3 через тензометрическое звено-цилиндр 11 передаются осевые импульсы. Данный режим работы стенда соответствует вращательно-ударному способу бурения, причем каждый механизм, участвующий в создании необходимых для данного способа бурения движений, имеет возможность индивидуального регулирования, что позволяет повысить точность измерения режимных параметров бурения при данном способе бурения.

При отключении механизма-возбудителя импульсов осевых усилий 7 и включении в работу механизма-возбудителя импульсов крутящего момента 8 на отрезок буровой штанги 3 через радиальный тензометрическое звено-рычаг 13 передаются вращательные импульсы. На данном режиме работы бурение осуществляется с приложением к отрезку буровой штанги постоянного крутящего момента с наложением импульсов. На данном режиме работы стенда осуществляется проверка влияния импульсов крутящего момента на скорость бурения и также каждый механизм, участвующий в создании необходимых для данного способа бурения движений, имеет возможность индивидуального регулирования, что позволяет повысить точность измерения режимных параметров бурения при данном способе бурения.

При одновременном включении в работу вращателя 15, гидроцилиндра подачи 18, ударных механизмов-возбудителей 7 и 8 реализуется вращательно-ударный способ бурения с наложением импульсов крутящего момента. На данном режиме работы стенда подбирается такое соотношение всех параметров, при котором достигается наибольшая скорость бурения.

По сравнению с известным решением предлагаемое устройство позволяет исследовать режимные параметры бурения при вращательном, вращательно-ударном бурении и вращательно-ударном бурении с наложением импульсов крутящего момента, а также экспериментально установить влияние импульсов крутящего момента и его различных сочетаний с осевым импульсом на скорость бурения.

Стенд для исследования режимов бурения горных пород, содержащий опорную плиту, отрезок буровой штанги с буровым инструментом, установленный в опорах, гидроцилиндр подачи, тензометрические звенья, вращатель, образец породы, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит ударный механизм-возбудитель импульсов осевых усилий и ударный механизм-возбудитель импульсов крутящего момента, закрепленные на опорах, расположенных на неподвижной опорной плите, ударные механизмы-возбудители импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента закреплены с возможностью передачи импульсов осевых усилий и импульсов крутящего момента на штангу с буровым инструментом через тензометрические звенья, причем вращатель с закрепленным на его валу образцом породы размещен в податчике, имеющем возможность перемещения по направляющим рамы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов в целях борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем оперативного и надежного определения влажности угольного пласта при увлажнении.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения трещиноватости горных пород. Технической результат направлен на определение недостающей системы трещин, находящейся в глубине массива горных пород.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям горных пород, в частности к способам контроля и определения координат опасного состояния массива горных пород при подземных горных работах.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений открытым способом.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженного состояния горных пород в породном массиве. .

Изобретение относится к механике разрушения твердых тел и может быть использовано при определении прочностных свойств композиционных материалов и горных пород в строительной и горной областях промышленности.

Изобретение относится к горному делу, в частности к области контроля состояния горного массива посредством измерения величины деформации горных выработок или их участков.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряжений в массиве горных пород. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оценки безопасного ведения горных работ под водными объектами. .

Изобретение относится к шахтной буровой технике, а именно к станкам для проходки скважин различного назначения на подземных горных работах. Станок содержит несущую раму, буровую головку в составе гидромотора, цилиндрического редуктора и зажимного патрона; гидроцилиндры подачи головки и бурильного инструмента по направляющим, неподвижный зажимной патрон и устройство поворота рамы в вертикальной плоскости.

Изобретение относится к горной промышленности, к бурильным машинам вращательного типа. .

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения геолого-разведочных скважин, скважин на воду и проведения инженерно-геологических изысканий.

Изобретение относится к горному делу, а именно к проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам, и может быть использовано для бурения шпуров и скважин различного назначения. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях.

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно устройству, обеспечивающему направленное бурение, подготовку горных пород или полезного ископаемого к выемке.

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин большого диаметра. .

Изобретение относится к буровым установкам с подвижным вращателем, применяемым в геологоразведочном бурении. Буровая установка включает основание с четырехгранной мачтой, подъемник, несущий подвижный непроходной вращатель с гидропатроном с возможностью выдвижения от оси скважины для подачи к месту аккумуляции и обратно присоединяемых и отсоединяемых от колонны бурильных свечей, состоящих из одной трубы, карусельный магазин с автоматическим захватом свечи за ее верхний конец в момент приема от вращателя и стационарный трубодержатель. В первом варианте исполнения на одной из боковых граней мачты, а во втором - на задней ее грани, расположен второй подъемник, несущий подвижный трубодержатель-свинчиватель. Основание мачты выполнено с возможностью поворота в первом варианте исполнения на 90° в одну и другую сторону, а во втором - на 180° в одну из сторон и обратно. В первом варианте исполнения мачты используется два карусельных магазина, устанавливаемые напротив боковых граней мачты. Во втором варианте исполнения мачты - один карусельный магазин свечей, устанавливаемый напротив задней грани мачты. Карусельный магазин свечей снабжен устройством, обеспечивающим выдвижение свечи из очередной ячейки на высоту, необходимую для захвата гидропатроном подъемника за ее верхний конец в процессе спуска колонны, а также прием и опускание свечи в ячейку после освобождения ее от гидропатрона подъемника в процессе подъема колонны. Изобретение обеспечивает повышение производительности бурения, ускорение процесса наращивания бурильной колонны.
Наверх