устройство для бурения шпуров

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ, содержащее корпус, внутри которого установлена связанная с приводом вращения труба, в полости которой с возможностью перемещения размещена буровая штанга со шнековой поверхностью, породоразрушающий инструмент, размещенную в корпусе гайку и связанный с корпусом узел торможения, отличающееся тем, что труба выполнена в виде спирали и имеет на внутренней поверхности продольные пазы, а штанга выполнена гибкой и имеет на одном из концов жесткие выступы для взаимодействия с продольными пазами спиральной трубы, при этом второй конец гибкой штанги связан с породоразрушающим инструментом посредством жесткого забурника с центрирующими кольцами, а узел торможения выполнен в виде связанного с гайкой фрикционного механизма, причем гайка установлена с возможностью взаимодействия со шнековой поверхностью гибкой штанги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения шпуров при проходческих и очистных работах.

Известно буровое устройство, состоящее из привода, бурового инструмента, подающей трубы и дифференциального механизма подачи с фрикционной муфтой управления [1]. Недостатком этого устройства является ограниченная глубина бурения за один заход, обусловленная зависимостью длины штанги от продольной длины устройства, которая ограничена размерами (высотой) горной выработки. Кроме того, в известном устройстве сложно осуществить защиту элементов дифференциального механизма подачи от попадания буровой мелочи в полость подающей трубы с внутренней резьбой, что снижает его надежность.

Известно также устройство для бурения шпуров, содержащее корпус, внутри которого установлена соединенная с приводом вращения труба, в полости которой размещена штанга с поршнем, емкость для рабочей жидкости, механизм торможения корпуса, дополнительный поршень и гайка, кинематически связанная с трубой [2] . Недостатком этого устройства также является ограниченность глубины бурения шпуров в кровлю выработок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Достигается это тем, что в известном устройстве для бурения шпуров, включающем связанный с гайкой и фрикционным механизмом корпус, внутри которого установлена соединенная с приводом вращения труба, в полости которой размещена буровая штанга со шнековой поверхностью, труба выполнена в виде спирали, штанга имеет возможность взаимодействия с гайкой, выполнена гибкой и снабжена на одном конце жестким забурником с центрирующими кольцами, а на другом - жесткими выступами, взаимодействующими с продольными пазами, выполненным в стенках трубы.

Существенными отличиями заявленного устройства от прототипа является выполнение связанной с приводом трубы в виде спирали и выполнение штанги гибкой. Это позволяет при значительном уменьшении продольного габарита устройства в несколько раз увеличить длину штанги и, следовательно, глубину буримых за один заход шпуров.

При включении привода вращение трубы передается гибкой штанге, шнековая поверхность которой взаимодействует с гайкой, заторможенной с некоторым усилием относительно неподвижного корпуса, что создает усилия, направленные по оси штанги и перемещающие ее в направлении бурения шпура. Величина этих усилий регламентируется усилием фрикциона, а направление шпура выдерживается благодаря жесткому забурнику, центрирующие кольца на котором не позволяют ему существенно отклоняться от заданного направления бурения.

Таким образом заявленное устройство соответствует критерию "новизна".

Указанные отличительные признаки взаимосвязаны между собой и только их совокупность обеспечивает достижение цели изобретения.

При проведении патентного поиска не выявлено известных технических решений, имеющих указанные по сравнению с прототипом отличия, что позволяет считать эти отличия существенными, а предложенное устройство для бурения шпуров - изобретением.

На фиг.1 показан вид устройства сбоку, в исходном положении; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.2.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого установлен привод 2, со шпинделем которого посредством крепления 3 связана спиральная труба 4, внутри которой размещена гибкая штанга 5, выполненная, например, в виде пружины плотной навивки, внутри которой помещен трос. Верхняя часть корпуса выполнена в виде трубчатой направляющей 6, внутри которой в исходном положении устройства (фиг.1) находится жесткий забурник 7 с центрирующими кольцами 8, внешний диаметр которых близок к диаметру шпура. В верхней части забурник 7 выполнен с вырезами 9, предназначенными для отвода буровой мелочи. Один торец забурника 7 снабжен коронкой 10, а другой связан с ним концом штанги 5, при этом штанга 5 проходит сквозь гайку 11, имеющую возможность вращения вокруг своей оси. Центральное отверстие гайки 11 выполнено с резьбой, соответствующей поверхности штанги 5, а наружная боковая поверхность гайки 11 имеет возможность взаимодействия с фрикционным механизмом 12. Другой конец штанги 5 связан с шайбой 13, на которой выполнены выступы 14, помещенные в продольные пазы 15, выполненные в стенках трубы 4.

Работает устройство следующим образом. Перед началом бурения трубчатую направляющую 6 прижимают к поверхности породы и включают привод 2. Связанное со шпинделем привода крепление 3 вращается вместе со спиральной трубой 4, в результате чего вращается и штанга 5, передавая вращающий момент на забурник 7, при этом проворачиванию штанги 5 внутри трубы 4 препятствует шайба 13, чьи выступы 14 взаимодействуют с пазами 15. Вместе с забурником 7 вращается и коронка 10, которая прижимается к забою шпура усилиями, возникающими при взаимодействии шнековой поверхности штанги 5 с соответствующей резьбой гайки 11, причем величина усилия подачи устанавливается фрикционным механизмом 12, который притормаживает гайку 11 с заданным сопротивлением. При этом рост трения фрикциона увеличивает усилие подачи штанги и наоборот. После внедрения забурника 7 в массив центрирующие кольца 8, взаимодействуя со стенками шпура, препятствуют отклонению от заданного направления, благодаря чему траектория шпура выдерживается достаточно прямолинейно. Буровая мелочь, образуемая при бурении, извлекается из шпура шнековой поверхностью штанги 5 и высыпается наружу через вырезы 9 в трубчатой направляющей 6. После окончания бурения шпура привод 2 переключается на обратное вращение, гайка 11 затормаживается и штанга 5, взаимодействуя с резьбой гайки, перемещается обратно, заходя в трубу 4.

При фиксированном усилии фрикциона 12 устройство при бурении обеспечивает одинаковое усилие подачи штанги, так как при росте сопротивления пород бурению гайка начинает проворачиваться и скорость подачи падает. Максимальная скорость бурения будет при остановленной гайке, минимальная (нулевая) - при скорости вращения гайки, равной скорости вращения привода.

Использование предлагаемого изобретения позволит увеличить глубину бурения шпуров за один заход, расширив тем самым его функциональные возможности. Небольшие габариты устройства позволяют разместить его на манипуляторах горных машин (комбайнов), чем будет решена проблема ручного труда при проходке и креплении выработок.