установка для изготовления цилиндрических заготовок из блока камня

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ БЛОКА КАМНЯ, содержащая подвижное средство для размещения блока, установленное в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, буровый снаряд с алмазным породоразрушающим инструментом, выполненный с возможностью установки в полости колонковой трубы, гидроцилиндр со штоком и поршнем, внешний спускоподъемный механизм, отличающаяся тем, что последний выполнен в виде буровой лебедки и тали, шток гидроцилиндра закреплен к верхней части восходящей ветви тали, а корпус гидроцилиндра через ее нижнюю часть к барабану лебедки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что колонковая труба выполнена с возможностью установки и закрепления в выбуренном внутреннем отверстии заготовки посредством стяжной и опорной муфт.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упомянутые муфты снабжены средствами для подвешивания к спускоподъемному механизму.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подвижное средство выполнено в виде контейнера с разъемными и поворотными вокруг одной из направляющих элементами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к камнеобрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для использования, например, при изготовлении крупногабаритных (диаметром до 1600 мм) и длинномерных (длиной до 10 м) гранитных валов бумагоделательных машин.

Известна установка для изготовления гранитных заготовок валов бумагоделательных машин [1]

Установка содержит копер с порталом, несущим отклоняющие блоки запасованным через них тросом, вращатель с кольцевым дробовым, либо алмазным инструментом и тросовую лебедку, снабженную тележкой, взаимодействующей с выполненными на портале наклонными направляющими для вертикальной установки блока камня. Тележка снабжена винтами для крепления и центрирования камня. Для перевода тележки в вертикальное и горизонтальное положение служит тяговая лебедка, трос которой прикреплен к тележке.

После установки породоразрушающего инструмента в рабочее положение над блоком камня и центрирования последнего, бурильная труба с породоразрушающим инструментом опускается на гранитный блок и производится выбуривание цилиндрической заготовки вала бумагоделательной машины.

После обработки блока на всю длину вала породоразрушающий инструмент поднимают в верхнее положение, открывают кузов тележки и с помощью крана извлекают полученную заготовку вместе с выбуренным блоком.

Недостатками этой установки является следующее.

Во-первых, низкая производительность, обусловленная недостаточно высокой механической скоростью бурового снаряда. Это объясняется недогрузкой породоразрушающего инструмента, в частности алмазной буровой коронки. Осевая нагрузка на коронку создается только массой снаряда и составляет примерно 8-14 тс при 8 м длине заготовки диаметром около 1080-1610 мм. Для производительного выбуривания таких заготовок из блока гранита осевая нагрузка на импрегнированную алмазную коронку должна составлять не менее 20-40 тс. В связи с недогрузкой коронки падает и механическая скорость выбуривания заготовки.

Во-вторых, весьма велика возможность поломки дорогостоящей коронки (алмазной).

Этих недостатков лишена установка для изготовления цилиндрических заготовок из блока камня [2] Здесь в качестве нагрузочного органа на коронку используют массу блока камня, сила веса которого достаточна для выбуривания крупногабаритных длинномерных заготовок таких, как гранитные валы бумагоделательных машин. Кроме того, в этом устройстве предусмотрена плавная регулировка подачи блока камня на коронку, благодаря чему удары коронки исключены.

Установка содержит станину, подвижный стол, на котором размещают нагрузочный орган блок камня, буровой снаряд, включающий колонковые трубы со съемными алмазными коронками, гидроцилиндр со штоком и поршнем и внешний спускоподъемный механизм. Стол соединен с направляющей трубой, перемещающейся в подшипниках скольжения, закрепленных на станине. К ней же закреплен и корпус гидроцилиндра, а его шток через направляющую трубу к подвижному столу. Колонковые трубы конструктивно являются полым валом ротора бурового электродвигателя, закрепленного также на станине вертикально. Гидроцилиндр снабжен сливным трубопроводом, подключенным к переключателю и вентилю, соединенными с приводом от ручки управления. Емкостью для рабочей жидкости служит масляный бачок. Кроме того, устройство снабжено буровым и гидронасосным двигателями.

Работа установки заключается в следующем.

Каменный (гранитный) блок устанавливают с помощью внешнего спускоподъемного механизма на подвижной стол, находящийся в исходном положении выше уровня буровых коронок. Включают буровой электродвигатель, вращающий коронки, вентиль открывает трубопровод слива гидроцилиндра. Сила тяжести каменного блока передается через стол и шток на поршень гидроцилиндра. Поршень перемещается вниз, вытесняя из корпуса гидроцилиндра рабочую жидкость в масляный бачок. При этом каменный блок плавно опускается на вращающиеся буровые коронки. Величина подачи блока камня регулируется вентилем, изменяющим проходное сечение слива.

Образующаяся в процессе бурения цилиндрическая заготовка под действием силы тяжести свободно выпадает через сквозное отверстие колонковой трубы.

После прохода буровыми коронками толщи блока выключают буровой электродвигатель и включают гидронасосный, а вентиль перекрывает трубопровод слива.

Под действием нагнетаемой в гидроцилиндр рабочей жидкости поршень со штоком перемещаются вверх и двигают в таком же направлении соединенный с ними рабочий стол с обработанным блоком камня. Стол с блоком перемещают вверх до выхода из него буровых коронок, после чего высверленный камень снимают со стола с помощью внешнего механизма.

Устройство не позволяет изготавливать длинномерные заготовки (прессовые валы).

Это прежде всего объясняется тем, что для получения заготовки требуемой длины (например, 8 м) необходимо увеличить проходку коронки, которая зависит от величины хода поршня, а он, в свою очередь, от размера корпуса гидроцилиндра. Следовательно, чтобы увеличить проходку коронки, в данном примере, обычный типоразмер гидроцилиндра не подойдет. Надо делать гидроцилиндр гигантских размеров, что нецелесообразно, так как потребует дополнительного оборудования.

Цель изобретения изготовление длинномерных заготовок из блока камня путем обеспечения проходки породоразрушающим инструментом всей длины блока за счет увеличения хода поршня гидроцилиндра при сохранении его типоразмера.

Цель достигается тем, что в установке для изготовления цилиндрических заготовок из блока камня, содержащей подвижное средство для размещения блока, установленное в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, буровой снаряд с алмазным породоразрушающим инструментом, выполненным с возможностью установки в полости колонковой трубы, гидроцилиндр со штоком и поршнем, спускоподъемный механизм, последний выполнен в виде буровой лебедки и тали, шток гидроцилиндра закреплен к верхней части восходящей ветви тали, а корпус гидроцилиндра через нижнюю часть к барабану лебедки.

Размещение гидроцилиндра в восходящей ветви талевой системы и указанное соединение его позволяют осуществить перемещение корпуса гидроцилиндра вдоль этой ветви и многократную его перезарядку. Это и увеличивает ход поршня на всю длину блока камня, а следовательно, и проходку коронки.

С целью получения полых длинномерных цилиндрических заготовок, например, крупногабаритных прессовых валов бумагоделательных машин (БМД) с центральным отверстием, а также предотвращения от излома заготовки при выбуривании самого вала, колонковая труба выполнена с возможностью установки и закрепления ее во внутреннем отверстии заготовки посредством стяжной и подпорной муфт.

Указанное техническое решение позволяет армировать весь блок камня, предотвращая его и заготовку от излома под воздействием массы блока.

С целью улучшения условий труда при транспортировке готового изделия, стяжная и подпорная муфта снабжены средствами для подвески изделия на крюк талевой системы.

Такая конструкция устройства позволяет легко извлечь из общей массы блока готовое изделие и свободно, без дополнительных средств, например домкратов, транспортировать его на место.

С целью обеспечения надежности и удобства работы устройства, подвижное средство выполнено в виде контейнера, установленного в направляющих посредством элементов, одни из которых выполнены разъемными, а другие с возможностью поворота вокруг одной из направляющих.

Такая конструкция позволяет обеспечить свободную установку бурового снаряда в рабочее положение.

На фиг. 1 представлен общий вид установки; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 схема работы системы гидрорегулирования подачи контейнера с гранитным блоком на породоразрушающий инструмент; на фиг. 4 схема монтажа гильзы с гранитным блоком; на фиг. 5 гильза, вид сверху; на фиг. 6 гильза с гранитным блоком, разрез; на фиг. 7 горизонтальная проекция контейнера с опорной площадкой после поворота контейнера от центра скважины; на фиг. 8 схема перемещения контейнера в рабочее положение; на фиг. 9 стяжка и армировка гранитного блока бурильной трубой и ее подъема на крюк после выбуривания внутреннего отверстия; на фиг. 10 порядок подачи и соединения бурильной трубы с ведущей трубой, закрепленной в роторе; на фиг. 11 ротор и контейнер с опорной площадкой после его поворота от центра скважины, вид сверху; на фиг. 12 окончание выбуривания гранитного вала; на фиг. 13 извлечение из гильзы выбуренного вала; на фиг. 14 извлечение гильзы с остатком гранитного блока из контейнера; на фиг. 15 схема подачи и соединения колонкового снаряда с ведущей трубой; на фиг. 16 колонковый снаряд, ротор и контейнер с опорной площадкой после его поворота от центральной оси ведущей трубы, вид сверху; на фиг. 17 схема перемещения контейнера с гранитным блоком в рабочее положение перед выбуриванием вала; на фиг. 18 контейнер в повернутом рабочем положении, вид сверху; на фиг. 19 колонковый снаряд, ротор и опорная площадка, вид сверху.

Пример конкретного выполнения устройства.

Установка предназначена для изготовления заготовок прессовых валов бумагоделательных машин из призматического блока гранита.

Установка содержит основание 1, мачту 2, контейнер 3, установленный в направляющих 4, колонковую трубу 5 с силовым блоком 6, ведущую трубу 7, вертлюг 8 и таль, состоящую из крюка 9, талевого блока 10, канатов 11 и подвижного кронблока 12, а также буровую лебедку с барабаном 13 с силовым блоком 14. Между кронблоком 12 и барабаном 13 лебедки в восходящую ветвь тали встроен гидроцилиндр 15. Гидроцилиндр 15 снабжен поршнем 16 со штоком, дросселем 17, манометром 18, сливным блоком 19 и маслонасосом.

Контейнер 3 установлен в направляющих 4 посредством разъемной муфты 20 и муфты 21, выполненной с возможностью поворота вокруг своей направляющей 4. В контейнере 3 размещена гильза 22. Снизу контейнер 3 снабжен съемным сальником 23 и сливным патрубком 24, а сверху подвесной дужкой 25.

Буровой породоразрушающий инструмент в данном устройстве представляет собой сменные колонковые трубы с алмазными импрегнированными коронками.

Для выбуривания внутреннего отверстия инструмент содержит бурильную трубу 26 с подпорной муфтой 27 и алмазной коронкой 28. Труба 26 снабжена стяжной муфтой 29. В муфту 29 вмонтировано кольцо 31 для взаимодействия с крюком 9, тали, а муфта 27 снабжена кольцом 30 для укладки готового изделия (выбуренного вала) в транспортное положение.

Для выбуривания наружного отверстия, т.е. самого вала, буровой инструмент содержит наружную трубу 32, соединенную с ведущей трубой 7 посредством переходника 33 и алмазную коронку 34. В нижней части устройства смонтирована опорная площадка 35 под контейнер 3. Направляющие 4 в своей нижней части имеют амортизаторы 36 для мягкой постановки контейнера 3 в нижнее положение.

Работа устройства заключается в следующем.

Перед началом выбуривания заготовки гранитный призматический блок 37 закрепляется в гильзе 22, закрывают сверху крышкой и подвешивают гильзу 22 на крюк 9 талевой системы. С помощью кронблока 12 гильзу 22 поднимают вверх, центрируют относительно вертикальной оси колонковой трубы 5 и опускают в предварительно отцентрированный контейнер 3. Затем освобождают место для установки в рабочее положение бурового инструмента. Для этого раскрепляют муфты 20 от первой направляющей 4, поворачивают контейнер 3 вокруг второй направляющей 4 с помощью муфт 21 и устанавливают на опорную площадку 35 (фиг. 4-7). В освобожденное над колонковой трубой 5 пространство подают буровой инструмент, включающий бурильную трубу 26, подпорную муфту 27 и алмазную коронку 28. Аналогичным образом, с помощью талевой системы центрируют его, после чего соединяют бурильную трубу 26 с ведущей трубой 7, закрепленной в полости вращающейся части колонковой трубы 5 (фиг. 10 и 11).

После установки бурового инструмента в рабочее положение контейнер 3 снимается с площадки 35, поднимается с помощью кронблока 12 в крайнее верхнее положение, поворачивается обратно вокруг второй направляющей 4 посредством муфт 21 и соединяется с помощью муфт 20 с первой направляющей 4 (фиг. 8-9). После установки контейнера 3 с гранитным блоком 37 в рабочее положение включают буровой насос (не показан), колонковая труба 5, буровой инструмент начинает вращаться. Почти одновременно с буровым насосом включают гидронасос и контейнер 3 с помощью талевой системы и гидроцилиндра 15 плавно опускается на вращающуюся коронку 28 до прохода ее через сальник 23 и до соприкосновения с гранитным блоком 37.

Плавность регулировки подачи контейнера 3 осуществляется с помощью дросселя 17 гидроцилиндра 15. Так начинается выбуривание внутреннего отверстия будущего гранитного вала.

Циркуляция промывочной жидкости от бурового насоса осуществляется через вертлюг 8 (корпус его зафиксирован), ведущую трубу 7, бурильную трубу 26, кольцевое пространство между трубой 26, внутренней поверхностью выбуриваемого отверстия, герметичное пространство над сальником 23, сливной патрубок 24 и шлангопровод в емкости буровых насосов.

Процесс выбуривания отверстия в блоке гранита на всю его длину осуществляется следующим образом (фиг. 3).

Включают гидронасос и в емкость гидроцилиндра 15 закачивают через шлангопровод масло. На поршень 16 воздействуют, удерживая его в крайнем нижнем положении, давление масла и массы блока 37 в контейнере 3. Канат 11 натянут. В таком положении поршня 16 со штоком контейнер 3 находится в исходном положении (фиг. 3, а) над коронкой 28.

Бурение блока начинается после того, как гидронасос отключают и медленно стравливают масло из емкости гидроцилиндра 15. По мере стравливания масла шток с поршнем 16 начинает движение вверх под воздействием массы блока 37, а контейнер 3, соответственно, движется плавно вниз на коронку 28.

Стравливание масла, а равно с ним движение поршня 16 и контейнера 3 регулируется дросселем 17 и манометром 13. Движение контейнера 3 вниз на коронку 28 и выбуривание этой коронкой 28 внутреннего отверстия осуществляют до тех пор, пока поршень 16 со штоком не займет крайне верхнего положения (фиг. 3, б). Барабан лебедки заторможен.

Чтобы продолжить бурение необходимо обеспечить дальнейший ход поршня 16. Для этого растормаживают барабан 13 лебедки и закачивают в емкость гидроцилиндра 15 масло. Давление масла воздействует с одной стороны на поршень 16 гидроцилиндра 15, удерживая его от перемещения, а с другой стороны на переднюю стенку корпуса гидроцилиндра 15, заставляя корпус перемещаться вверх по канату 11 в направлении кронблока 12. Корпус перемещается до тех пор, пока поршень 16 гидроцилиндра 15 не окажется в крайнем нижнем положении (фиг. 3, в).

Таким образом, гидроцилиндр 15 перезаряжают, обеспечивая его поршню 16 еще один ход. Барабан 13 лебедки вновь затормаживают, гидронасос выключают и снова начинают стравливать масло, регулируя его скорость по манометру 18 и дросселем 17. Под действием массы блока 37 шток поршня 16 гидроцилиндра 15 вновь двигается по канату 11 вверх, а контейнер 3 продолжает плавно опускаться дальше на коронку 28, вращающуюся от колонковой трубы 5 (фиг. 3, г).

После проходки буровым инструментом всей длины блока 37 буровой и гидронасос отключают, бурение прекращают и контейнер 3 останавливается. Коронку 28 отвинчивают от трубы 26.

В выбурeнном центральном отверстии оставляют трубу 26 и закрепляют с двух сторон подпорной 27 и стяжной 29 муфтами (фиг. 12-14), армируя таким образом весь призматический блок гранита. Это придает блоку необходимую жесткость, достаточную для предохранения его от излома под действием собственной массы в процессе выбуривания наружного отверстия, т.е. самого вала.

При выбуривании наружного отверстия заменяют буровой инструмент на бурильную колонковую трубу 32 и коронку 34. Чтобы поставить его в рабочее положение, контейнер 3 с помощью дужки 25 снимают с крюка 9 и посредством муфт 20 и 21 поворачивают вокруг направляющей 4 в сторону от центра скважины и устанавливают на опорную площадку 35 (фиг. 15 и 16).

В освобожденном пространстве буровой инструмент с помощью тали центрируют и соединяют трубу 32 через переходник 33 с ведущей трубой 7, закрепленной в колонковой трубе 5. Затем контейнер 3 с гранитным блоком возвращают с помощью муфт в рабочее положение, центрируют, включают буровой и гидронасос и производят выбуривание наружного отверстия (фиг. 17-19). Процесс выбуривания наружного отверстия аналогичен выбуриванию внутреннего (фиг. 3).

Чтобы извлечь готовое изделие из гильзы 22 и контейнера 3, на крюк 9 надевают кольцо 31 муфты 29, которая закреплена на верхнем конце трубы 26, вмонтированной во внутреннее отверстие заготовки. С помощью лебедки вытягивают из гильзы 22 на поверхность готовое изделие (фиг. 13).

Извлечение на поверхность гильзы 22 с остаточной массой гранита осуществляется с помощью той же тали и буровой лебедки (фиг. 14). На фиг. 14 показано положение контейнера 3 после выбуривания гранитного вала. Контейнер 3 опущен на амортизаторы 36, подвесная дужка 25 освобождена от крюка 9.

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает изготовление длинномерных крупногабаритных изделий из блока камня.

Установка может использоваться как в бумагоделательной промышленности для изготовления гранитных прессовых валов с центральным отверстием, так и в строительстве для изготовления цельных либо полых каменных колонн.

Размещение гидроцилиндра в восходящей ветви тали между кронблоком и барабаном буровой лебедки позволяет без увеличения типоразмера гидроцилиндра увеличить ход его поршня. Только благодаря этому оказалось возможным осуществить выбуривание отверстия в заготовке на большую (около 10 м) длину блока камня.

Возможность армирования блока камня бурильной трубой позволяет предотвратить возможный излом его под действием собственной массы в процессе выбуривания наружного кольцевого отверстия.

Использование в предлагаемом устройстве простых средств, закрепленных на вмонтированной в выбуренное внутреннее отверстие бурильной трубе и выполненных с возможностью подвешивания на крюк тали, позволяет легко и свободно извлечь готовое изделие на поверхность без привлечения громоздких механизмов.