Устройство для бурения шпуров

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 950906

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.81 (21) 3228440/22-03 (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

Е 21 С 3/00.Гееударстаеллнл канлтет (23) Приоритет—

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень №30

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 622.233..65 (088.8) пе делан лзааратений и еткрнтий (72) Авторы изобретения

Б. М. Прохоров, Б.,Л. Дун, В. В. Орлов и В. В. Гонча,ров, (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ

Изобретение относится к области горных машин, а именно к буровой технике, и может быть использовано при бурении ударным и ударно-вращательным способом.

Известно устройство, содержащее перфоратор, податчик, лафет, центродержатель и буровую штангу с коронкой.

Энергия удара от ударника перфоратора по буровому ставу передается на породу и производит ее разрушение. После нанесения удара штанга отскакивает от забоя и последующий удар производится по штанге, коронка которой не находится в контакте с породой. При этом часть энергии ударника тратятся на остановку штанги и на подачу ее к забою, что снижает

КПД перфоратора. Соударение ударника и штанги при встречном движении приводит к повышенным контактным нагрузкам и снижает общую надежность устройства, а штанга при этом излучает высокий уровень шума (1).

Наиболее близким к изобретению является устройство для бурения шпуров, содержащее корпус с передним фланцем, ударный механизм, хвостовик с ударным торцем, податчик, лафет, центродержатель и

2 буровую штангу с коронкой, на поверхности которой выполнены кольцевые треугольные углубления с вершиной, направленной в сторону от перфоратора, а центродержатель снабжен упором, подпружиненным в направлении к штанге с наконечником, отвечающим углублению (2).

Такое конструктивное решение увеличивает КПД перфоратора, но эффективность его недостаточна, так как остается возможность отхода штанги от забоя. При нанесении удара штанга может углубляться на длину, не кратную шагу треугольных углублений, и при прохождении отраженного импульса она отходит назад до упора центродержателя. Кроме того, на треугольных yrt5 лублениях возникают концентрации напряжения, что приводит к поломкам штанги. При отходе штанги от забоя она подобна стержню, в котором возбуждаются поперечные колебания, вследствие чего возникают высокие уровни шумов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем уменьшения вибрации хвостовика.

Данная цель достигается тем, что .устройство для бурения шпуров снабжено со950906 леноидом, который установлен на переднем фланце соосно с хвостовиком, генератором и тензодатчиком, причем генератор электрически связан с соленоидом и тензодатчиком, установленным на ударном торце хвостовика, а хвостовик выполнен из немагнитного материала с кольцевым пазом, в котором установлен ферромагнит, при этом ферромагнит частично размещен в соленоиде.

Такое выполнение устройства позволяет штанге при ударе беспрепятственно перемещаться в сторону забоя. Импульсный соленоид, удерживая хвостовик в момент прохождения отраженного импульса, не дает буровой штанге отойти от забоя.

На чертеже приведено предлагаемое уст-

Устройство для бурения шпуров состоит из корпуса 1, переднего 2 и заднего 3 фланцев. Соосно с буровым ставом 4 и хвостовиком 5, выполненным из немагнитного материала, например нержавеющей стали, расположен соленоид 6, закрепленный на переднем фланце 2. Генератор электрических импульсов 7 соединен с соленоидом 6, а ферромагнит 8 расположен на хвостовике

5 в кольцевом пазу, так, чтобы один край охватывался соленоидом 6, а другой передним фланцем 2.

Устройство работает следующим образом

При нанесении удара по хвостовику 5 ударный импульс по буровому ставу 4 проходит в горную породу, и, частично отразившись, возвращается, стремясь отбросить штангу назад.

В момент окончания действия ударного импульса запускается генератор электрических импульсов 7, вырабатывающий импульс тока. Запуск генератора может осуществляться от тензо- или пьезодатчика (на чертеже не показан), расположенного в плоскости нанесения удара ударником по хвостовику и соединенным с генератором импульсов через дифференцирующую цепочку для обеспечения его запуска от заднего фронта ударного импульса. Импульс тока создает вокруг соленоида 6, закрепленного на переднем фланце 2, магнитное поле, втягивающее ферромагнит 8 вовнутрь соленоида 6. Ферромагнит 8, расположенный на хвостовике 5, втягивает последний вместе с буровым ставом 4 в направлении забоя. Длительность импульса подбирается таким образом, чтобы буровой став оставался прижатым и во время прохождения прямого и отраженного импульсов. Для более эффективной работы устройства ферромагнит 8 может быть намагничен. Постоянное прижатие бурового става к забою

Зо

50 обеспечивает повышение КПД устройства для бурения шпуров.

Штангу при бурении можно рассматривать как колеблющийся стержень, зажатый с одного конца. При возбуждении в стержне возникают нормальные волны, вызывающие изгибные колебания стержня.

Распределение амплитуды изгибной волны по длине стержня происходит таким образом, что на свободном конце штанги (стержня) возникает изгибающий момент, приводящий к поломке штанги в месте соединения с коронкой. При поджатии штанги при помощи соленоида, который не дает отходить буровой коронке от забоя в момент нанесения удара, свободный конец становится задемпфированный массой горной породы, из-за чего резко уменьшается амплитуда изгибающего момента. Уменьшение изгибающего момента приводит к увеличению срока службы бурового става, а также позволяет снизить уровень шума из-за уменьшения в спектре излучающего шума высокочастотных составляющих. По сравнению с известными устройствами для бурения шпуров, у которых буровая штанга отходит от забоя в момент удара, применение предложенного устройства позволяет увеличить энергию, передаваемую на забой, уменьшить уровень шума в забое, повысить стойкость бурового става и увеличить производительность труда.

Формула изобретения

Устройство для бурения шпуров, содержащее корпус с передним фланцем, ударный механизм, хвостовик с ударным торцом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем уменьшения вибраций хвостовика, оно снабжено соленоидом, который установлен на переднем фланце соосно с хвостовиком, генератором, и тензодатчиком, причем генератор электрически связан с соленоидом и тензодатчиком, установленным на ударном торце хвостовика, а хвостовик выполнен из немагнитного материала с кольцевым пазом, в котором установлен ферромагнит, при этом ферромагнит частично размещен в соленоиде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов К. И. и др. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М., «Недра», 1966, с. 56.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2741127, кл. Е 21 С 3/00, 1979 (прототип).

950906

Составитель Е. Михайлова

Редактор Г. Гербер Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Заказ 5640 35 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4