буровой станок

Формула изобретения

БУРОВОЙ СТАНОК, содержащий стойку, двигатель вращения бура, шпиндель которого соединен с хвостовиком буровой штанги посредством эксцентрикового вала механизма подачи, включающего шестерню, связанный с эксцентриковым валом барабан с канатом прямого хода, свободный конец которого через отводной блок закреплен в верхней части стойки, и закрепленное на барабане зубчатое колесо внутреннего зацепления, отличающийся тем, что он снабжен установленной на стойке с возможностью перемещения вдоль последней кареткой, на которой закреплен корпус двигателя вращения бура, при этом шестерня закреплена на корпусе двигателя с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом внутреннего зацепления, а барабан свободно установлен на эксцентриковом валу и имеет дополнительный канат обратного хода, свободный конец которого через дополнительный отводной блок закреплен в нижней части стойки, причем свободный конец каната прямого хода связан со стойкой посредством размещенного в расточке люнета механизма натяжения, который выполнен в виде тяги с пружиной, вкладыша с упором и гайки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурильной технике, а именно к средствам бурения шпуров и скважин, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности.

Известна бурильная машина вращательно-пульсирующего действия, содержащая стойку с люнетом, каретку, двигатель вращения бура, пpивод подачи, профильный диск, управляемый золотник с плунжером, редуктор вращения [1]. Устройство осуществляет вращательно-пульсирующее бурение (подачу).

Недостатки известного устройства - сложность конструкции и низкие эксплуатационные возможности. Сложность конструкции заключается в наличии гидросис- темы подачи, гидромотора привода подачи, ходового винта подачи, управляемого золотника с плунжером и толкателем, ходовой гайки подачи. Низкие эксплуатационные возможности заключаются в невозможности осуществления вращательного бурения. Необходимо отключить профильный кулачок или вывести шестерни из закpепления, а это в устройстве не предусмотрено.

Наиболее близким техническим решением является буровой станок, принятый за прототип, содержащий стойку с люнетом, каретку, двигатель вращения бура, соединенный с хвостовиком буровой штанги через эксцентриковый вал механизма подачи, включающего барабан с канатом прямого хода, свободный конец которого, через отводной блок соединен с люнетом, шестерню, закрепленную на корпусе двигателя, зубчатые колеса [2].

Недостатки устройства, принятого за прототип, - сложность конструкции и низкие эксплуатационные возможности. Сложность конструкции заключается в сложности планетарного двухступенчатого редуктора, вторая ступень требует дополнительные подшипниковые узлы. Низкие эксплуатационные возможности заключаются в том, что эта бурильная машина не позволяет вести вращательно-пульсирующее бурение. У нее нет принудительного возврата каретки в исходное положение, что ограничивает применение бурильной машины при горизонталь- ном бурении, где необходим принудительный отвод бурового инструмента.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эксплуатационных возможностей бурового станка.

Указанная цель достигается тем, что в известном станке, содержащем стойку с люнетом, каретку, двигатель вращения бура, соединенный с хвостовиком буровой штанги через эксцентриковый вал механизма подачи, включающего барабан с канатом прямого хода, свободный конец которого через отводной блок соединен с люнетом, шестерню, закрепленную на корпусе двигателя, зубчатое колесо, согласно изобретению, на эксцентриковом валу механизма подачи установлен барабан, на ребоpде которого закреплено зубчатое колесо с возможностью зацепления с шестерней. Свободный конец каната закреплен в расточке люнета подвижно с помощью тяги с пружиной, вкладыша с упором и гайки. На барабане закреплен дополнительный канат обратного хода, свободный конец которого через дополнительный отводной блок закреплен в нижней части стойки. Такая конструкция упрощает конструкцию за счет применения одноступенчатой планетарной передачи, расширение эксплуатационных возможностей достигается за счет того, что на этом станке можно осуществить как вращательное бурение, так и вращательно-пульсирующее бурение, а также прину- дительный отвод каретки и буровой штанги в исходное положение при горизонтальном бурении.

На фиг. 1 показан буровой станок; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Буровой станок содержит стойку 1, каретку 2, двигатель 3 вращения бура, буровую штангу 4. Каретка 2 имеет возможность перемещаться по стойке 1, на верхнем конце которой установлен люнет 5. Вал двигателя 3 соединен с хвостовиком буровой штанги 4 через эксцентриковый вал 6. На эксцентриковом валу 6 установлен барабан 7 с помощью подшипников 8. На барабане 7 закреплены канат 9 прямого хода и дополнительный канат 10 обратного хода каретки 2. Свободный конец каната 9 прямого хода через отводной блок 11 связан с натяжным устройством, которое выполнено в виде тяги 12, на конце которой закреплен вкладыш 13. Вкладыш 13 с тягой 12 размещены в расточке 14 люнета 5. В расточке 14 выполнен упор 15. Тяга 12 выполнена с резьбовой поверхностью, на которую навинчена гайка 16. Свободный конец каната 10 обратного хода через дополнительный отводной блок 17 закреплен в нижней части стойки 1. Канаты 9 и 10 размещены на барабане 7 с таким расчетом, чтобы при вращении барабана один канат наматывался на барабан, а второй - в это время сматывался с барабана. На реборде барабана 7 закреплено зубчатое колесо 18 с возможностью зацепления с шестерней 19, закрепленной на корпусе двигателя 3 вращения бура. В расточке 14 люнета 5 между вкладышем 13 размещена тарельчатая пружина 20.

Буровой станок работает следующим образом.

Буровой станок устанавливается в месте бурения. При включении двигателя 3 вращения бура вращение передается эксцент- риковому валу 6 и буровой штанге 4. Барабану 7 передается сложное орбитальное движение, состоящее из круговых колебательных движений с частотой вращения вала двигателя 3 за счет эксцентрикового вала 6 и медленного вращательного движения за счет одноступенчатого планетарного редуктора с шестерней 19 и зубчатым колесом 18, входящим в зацепление. Частота вращения барабана 7 будет меньше частоты вращения барабана в передаточное число редуктора раз. Таким образом, при вращении вала двигателя 3 барабан 7 осуществляет одновременно два движения: круговое колебательное и медленное вращательное. В нашем примере (фиг.3) направление вращения вала двигателя 3 и направление вращения барабана 7 cовпадают. Одновременно c началом вращения барабана 7 канат 9 прямого хода начинает наматываться на барабан 7 и через отводной блок 11 начинает перемещать каретку 2 с буровой штангой 4 на забой, осуществляя рабочую подачу. Колебательные движения барабана 7 передаются на канат 9. Канат 9 начинает совершать колебательные движения небольшой амплитуды. Эти колебания через тягу 12, вкладыш 13 передаются пружине 20, на которой гасятся, благодаря чему каретка 2 и буровая штанга 4 получают практически равномерное движение подачи. Так осуществляется вращательное бурение. Одновременно канат 10 сматывается с барабана 7. При попадании твердых прослойков усилие подачи увеличивается, пружина 20 сжимается больше. При дальнейшем увеличении усилия подачи наступает момент, когда торец вкладыша 13 упирается в упор 15 расточки 14 люнета 5. С этого момента каретке 2 с буровой штангой 4 начинают передаваться колебательные движения, т.е. с этого момента начинают осуществляться пульсирующая подача. После окончания бурения двигатель 3 переключают на обратное вращение. Барабан 7 также начинает вращаться в обратном направлении, канат 9 начинает сматываться с барабана 7, а канат 10 - наматываться. Каретка 2 с буровой штангой 4 начинает движение в обратном направлении, осуществляя принудительный отвод бурового инструмента в исходное положение. При необходимости на станке можно осуществить только вращательно-пульсирующее бурение. Для этого с помощью гайки 16 пружина 20 сжимается и торец вкладыша 13 прижимают к упору 15, т.е. отключают пружину 20, а вкладыш 13 оказывается постоянно прижатым к упору 15 люнета 5. Таким образом, на предложенном станке можно осуществлять вращательное бурение, вращательно-пульсирующее и переходное, когда осуществляется автоматический переход от вращательного бурения на вращательно-пульсирующее бурение.

Технико-экономические преимущества предложенного бурового станка по сравнению с известными заключаются в упрощении конструкции и в расширении эксплуатационных возможностей. Упрощение конструкции по сравнению с аналогом заключается в исключении гидросистемы подачи, гидромотора привода подачи, ходового винта, управляемого золотника с плунжером и толкателем, ходовой гайки, по сравнению с прототипом - в исключении второй ступени планетарного редуктора.

Расширение эксплуатационных возможностей достигается за счет осуществления как вращательного бурения, так и вращательно-пульсирующего бурения, а также автоматического перехода одного вида бурения в другое и обратно. Расширение эксплуатационных возможностей достигается также за счет принудительного отвода бурового инструмента в исходное положение, что очень важно при горизонтальном бурении. В прототипе отвод бурового инструмента в исходное положение осуществляется при реверсе двигателя привода бура от собственного веса каретки с двигателем.