Буровий верстат

Корисна модель відноситься до гірничо-рудної галузі, а точніше до засобів для виконання бурових операцій на кар'єрі і може бути використана для створення прогресивних конструкцій бурових верстатів, які забезпечують довговічність бурового інструменту. Відомий буровий верстат, що включає ходове устатк ування, платформу, на якій змонтована щогла з механізмом напору та пристроєм для обертання штанги. Щогла виконана у виді гратчатої колони, на якій установлено робочий орган та пристрій для обертання штанги. Зусилля напору задається канатним механізмом напору, [див., наприклад, патент РФ №2081287 по кл. Е21В7/02]. Недоліком відомої конструкції бурового верстату є незмінність зусилля напору, яке передається на механізм обертання штанги, а потім на штангу та інструмент. На практиці буває, що міцність пород вибію нерівномірна, інколи бувають навіть пустоти. Тоді при постійному зусиллі напору штанга "провалюється", тобто йде вперед з підвищеною швидкістю. Це спричиняє ударне навантаження на інструмент - шарошку, коли вона натикається на тверду породу. Такі навантаження негативно впливають на довговічність інструменту. Відомий також буровий верстат, що включає ходове устаткування, платформу, на якій змонтована щогла з механізмом напору та пристрій для обертання штанги. Щогла виконана у вигляді чотиригранної ферми, яка шарнірне закріплена на платформі з можливістю її нахиляння та встановлення під заданим кутом або опускання в транспортне положення з допомогою силових гідроциліндрів. В робочому положенні щогла утримується відтяжкою. Всередині щогли на канатах підвішений пристрій для обертання штанги. Даний пристрій переміщується по напрямним ферми щогли, які служать для сприйняття зусилля буріння. Зусилля напору задається канатно-поліспастною системою з гідроциліндрами приводу подачі, що встановлені на щоглі, тобто канатним механізмом, [див., наприклад, патент РФ №2081286 по кл. Е21В3/00]. По сукупності суттєви х ознак буровий верстат є найбільш близьким до заявленого і може бути прийнятий за прототип. У відомому та заявленому бурових верстата х є такі схожі ознаки: ходове устаткування, платформа, на якій змонтована щогла з механізмом напору та пристрєм для обертання штанги. Недоліком прототипу є складність конструкції викликана системою керування канатно-поліспастним механізмом напору, яка призначена для урахування нерівномірності міцності порід вибію. Оператору дуже складно слідкувати за станом порід вибію та встигати вчасно прореагувати на його зміни. А тому ударні навантаження на інструмент, тільки в меншій мірі, характерні і для прототипу. В основу винаходу покладена задача спрощення конструкції бурового верстату та підвищення довговічності інструменту. Ця задача вирішена за рахунок технічного результату, який полягає в створенні механізму напору, що виключає ударні навантаження на інструмент. Для досягнення цього технічного результату у буровому верстаті, що включає ходове устатк ування, платформу, на якій змонтована щогла з механізмом напору та пристроєм для обертання штанги, механізм напору додатково оснащено пристроєм осьової подачі штанги, а сама штанга встановлена в ньому з можливістю автономного осьового переміщення в напрямку забою, при цьому, пристрій осьової подачі штанги виконано у вигляді вставки з гідропневмоакамулятором, налаштованим на тиск нижчий від робочого зусилля подачі і взаємодіючим з торцем штанги. Між відмінними ознаками корисної моделі і технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок. Тільки завдяки тому, що механізм напору додатково оснащено пристроєм осьової подачі штанги, а сама штанга встановлена в ньому з можливістю автономного осьового переміщення в напрямку забою, при цьому, пристрій осьової подачі штанги виконано у вигляді вставки з гідропневмоакамулятором, налаштованим на тиск нижчий від робочого зусилля подачі і взаємодіючим з торцем штанги, з'явилась можливість створення механізму напору, який виключає ударні навантаження на інструмент. Такий технічний результат не можна одержати, якщо з наведеної сукупності ознак виключити будь-яку. Заявлене рішення не відомо із рівня техніки, що дає змогу зробити висновок, що воно є новим. Заявлене рішення має винахідницький рівень тому, що воно явним чином не випливає для спеціаліста із рівня техніки. Корисна модель є промислово-придатною, тому що на AT HKM3 розроблено ескізний проект бурового верстата. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: на Фіг.1 показано загальний вигляд бурового верстата; на Фіг.2 показано вид А на Фіг.1; на Фіг.3 показано переріз Б-Б на Фіг.2, (літерами позначено "n"-напрям обертання штанги, "s''-напрям поздовжнього переміщення штанги; на Фіг.4 показано переріз В-В на Фіг.3. Буровий верстат (див Фіг.1) включає ходове устаткування 1, на якому установлено платформу 2. На платформі 2 змонтована щогла 3. Щогла виконана чотиригранною ґратчастою, при цьому, передня грань є відкритою для забезпечення вільного доступ у до механізму обертання 4 штанги 5, установленого на напрямних щогли 3 (див Фіг.2). Ме ханізм обертання 4 зв'язаний канатами з механізмом напору 6, який створює напірне зусилля, необхідне для буріння порід штангою 5. Механізм напору 6 додатково оснащено пристроєм осьової подачі штанги, який змонтований в корпусі механізму обертання 4 і являє собою циліндричний корпус 7 з безштоковим поршнем 8 і гідропневмоакамулятором 9 в донній частині корпусу, зарядженим інертним газом і робочою рідиною (див Фіг.3). На корпусі 7 закріплено зубчате колесо 10 механізму обертання 4 для передачі крутильного моменту на штангу 5 через рухоме шпоночне з'єднання 11, яке дозволяє автономне осьове переміщення штанги 5 під дією поршня 8 гідропневмоакамулятора 9 (див Фіг.4). Буровий верстат діє так В початковому стані буровий верстат показано на Фіг.1, коли щогла 3 знаходиться в вертикальному положенні. Механізм обертання 4 з установленою в ньому штангою 5 знаходиться в верхній частині щогли. Під дією канатів механізму напору 6 механізм обертання 4 опускають до упирання шарошки 13 в забій, після чого починають обертати штангу 5 з шарошкою 13 з постійним прикладанням зусилля напору. Поки породи забою однорідні процес буріння свердловини проходить стабільно, але коли на шляху шарошки 13 трапляються порожнини, опір різко падає, а зусилля подачі залишається незмінним і тут на існуючи х бурови х верстатах виникає удар шарошки по породі. В заявленому буровому верстаті цього не трапляється тому, що як тільки зустрічається порожнина гідропневмоакамулятор 9, налаштований на тиск нижчий від робочого зусилля подачі, подає штангу з шарошкою вперед до упирання в породу. Ця подача іде зі швидкістю більшою від швидкості механізму напору і коли він наздоганяє штангу, то удар приходиться на гідропневмоакамулятор 9, який плавно стискаючись, гасить динаміку удар у і одночасно налаштовується на нормальний режим роботи верстата. Таке виконання бурового верстата забезпечує можливість уникнути ударних навантажень на шарошку, що дає підвищення довговічності інструменту. При цьому, ударні навантаження виключаються автоматично без втр учання людини, і це, що особливо важливо, передбачено конструкцією механізму напору.