419050

419050 О П И СА Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоаетсваСоциалистицеооаРеспублик с,л. Е 21 с 1 Заявлено ЗО.Х 11.1970 ( 1604853/22 Приоритет танияП.1969 63238/69, Великобриосударстоенныи иомитет Совета Министров СССР оо делам изооретений н открытийДК 62 243(088 Опублико о 05.03.74. БюллетеньДата опубликования описания 16.08.7 Авторзобретения Иностранецлан Ричард Хилтон(Великобритания) явитель СПОСОБ БУ Зависимый от патента -Изобретение относится к бурению, главным образом при добыче полезных ископаемых.Известны способы бурения, в соответствии с которыми режущему инструменту сообщают осевое давление и вращательно-ударное или только вращательное движение.Предлагаемый способ бурения отличается от известных тем, что режущему инструменту (буровой колонке) сообщают колебательное движение вокруг его продольной оси.На режущий инструмент можно одновременно воздействовать ударной или вибрационной нагрузкой. Целесообразно, чтобы амплитуда колебаний, сообщаемых режущему инструменту, не превышала 22/2. Для подрубки пробуренного отверстия целесообразно прекратить осевое давление на режущий инструмент и увеличить амплитуду его колебаний свыше 22 1/2.Предлагаемый способ обладает всеми преимуществами известного вращательного или вращательно-ударного бурения и имеетдополнительное преимущество: куски породы, отбитые при предыдущем ударе, отводятся в сторону, так что режущий инструмент всегда воздействует на новую поверхность породы, что сокращает износ режущего инструмента.На фиг. 1 изображено бурильное устройство, применяемое в предлагаемом способе; на фиг. 2 - 4 - три вида режущего инструмента или буровой коронки; на фиг. 5 - отверстие, образованпое бурильным устройством с режущим инструментом, изображенным ца фиг. 2; на фиг. 6 - подрубка пробуренного отвер 5 стия; па фиг. 7 - конец бурильного устройства с ударным узлом, вид сбоку; на фиг. 8 - то же, вид сверху; па фиг. 9 - конец бурильного устройства с колебательным узлом, вид сбоку; на фиг. 10 - то же, вид сверху; на 1 о фиг. 11 - схема гидравлической системы бурильного устройства.Бурильное устройство, применяемое в предлагаемом способе, предназначено для бурения или вырубки породы, например, при разра 1 д ботке месторождения полезных ископаемых.Устройство состоит из основания 1, которое может приводиться в движение собственным или посторонним двигателем, источника энергии 2, стрелы 3, смонтированной над основа нием 1 и источником энергии 2, колебательного узла 4 на одном конце стрелы 3, ударного узла 5 на другом конце стрелы 3, буровой штанги 6 и режущего инструмента (коронки) 7, прикрепленного к буровой штанге 6.25 Колебательый узел 4 установлен неподвижно на стреле 3, но ударный узел 5 может передвигаться вдоль стрелы по направлению к колебательному узлу 4 и от него - при по мощи канатов и шкивов с гидравлическим 30 управлением.3Колебательный узел 4 (фиг, 9 и 10) представляет собой обычный гидравлический привод неполноповоротного типа, ротор которого вызывает круговое движение буровой штанги 6. Привод колебательного узла 4 установлен на платформе 8, прикрепленной к стреле 3 с помощью болтов или методом сварки, причем стрела 3 имеет решетчатую конструкцию.С каждой стороны колебательного узла 4 имеется подшипник 9, укрепленный па платформе 8 и служащий для снятия нагрузки с ротора привода. Буровая штанга 6 проходит через подшипники 9, а также через трубу 10, прикрепленную к ротору привода сваркой или как-либо иначе, Труба 10 имеет внутреннее отверстие некруглого сечения, например шестиугольного, и буровая штанга имеет соответствующую форму, так что движение колебательного узла 4 передается буровой штанге 6. Труба 10 имеет деталь 11, связанную с упором 12 на прилегающем подшипнике 9 так, что можно прекратить колебательное движение ротора привода и штанги 6.С другого конца буровая штанга 6 входит в муфту 13 (фиг. 7) ударного узла 5 так, что она подвергается воздействию поршневого:1 олотка 14, который приводится в действие от гидравлического двигателя 15. Поршневой молоток может приводиться в действие кулачком с пружиной, при этом последний работает от гидравлического двигателя 15,Ударный узел 5 смонтирован на платформе 16, скользящей вдоль стрелы 3, для чего платформа 16 имеет кромки 17, захватывающие по бокам стрелу 3.Платформа 16 или стрела 3 могут иметь ролики или подобное устройство для обеспечения их взаимного перемещения,Платформа 16 имеет прикрепленный к одному ее концу канат 18, проходящий вокруг вращающегося шкива 19, укрепленного на скобе 20 в конце стрелы 3. Канат 18 огибает шкив 21, укрепленный на скобе 22, установленной на поршне гидравлического цилиндра 23 двойного действия, Затем канат идет вдоль стрелы 3, где оп прикрепляется к платформе 16 через натяжное устройство 24. С другой стороны платформы 16 прикреплены два конца каната 25, которые проходят вдоль стрелы 3 в направлении к колебательному узлу 4. Далее канат 25 идет вокруг двух шкивов 26 (фиг. 9), укрепленных на скобах 27 стрелы 3, и затем - обратно вдоль стрелы 3 и вокруг двух других шкивов 28 (по одному с каждой стороны шкива 21), укрепленных на скобах 22 цилиндра 23. Затем канат 25 направляется вдоль стрелы 3 снова в направлении к колебательному узлу 4, а петля каната 25 надевается на шкив 29, установленный на натяжном устройстве 30, прикрепленном к стреле 3,Таким образом, цилиндр 23 с одной стороны вызывает перемещение платформы 16 в направлении от колебательного узла 4 с помощью одного каната, а с другой стороны перемещает платформу 16 по направлению к ко 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 54лебательному узлу 4 с помощью1 ОВ.СГрела укрспле 11 а шарнирно в точке 31 так, что она может переме цаться в вер Гикальное положеч 1 ие или в положение х 1 ежду горизонтальным и вертикальным под дейс 1 вием гидравлического цилиндра 32.На фиг, 4 изображена круговая коронка 33 со вставками 34 из твердого сплава (карбида вольфрама). Эта коронка может сниматься и двух канапрочно закрепляться на буровой штанге 6, а при колебании вырубает или бурит круглые отверстия,На фиг. 2 изображена удлиненной формы главная коронка 35, смонтированная на буровой штанге 6, Коронка снабжена вставками 36 из твердого сплава и имеет впереди направляющий конус 37, Коронка может использоваться в таком виде, или же па направляющем конусе 3 мокет быть плотно насажена круглая направляющая головка 38 со вставками 39 из твердого сплава.Направля 1 ощая головка 38 находится в центре главной коронки 35, которая может иметь форму эллипса, трапеции, прямоугольника, продолговатую или овальную форму. Главная коронка 38 вырубает или бурит прямоугольные отверстия, если колебания яе превышают 22 1/2.У коронки, изоораженнои па фиг. 3, направляющая головка 40 находится не в центре главной коронки 41, а смещена относительно ее центральной оси. Зта коронка работает, в основном, так же, как коронка, изображенная па фиг. 2,Вставки из твердого сплава выступают над поверхностью головок.1 аГ 1 Рав:1 Я 1 ощаЯ головка слУжит пРи бУРении для создания второго лезвия перед коронкой и облегчения работы всего инсгрумента в целом. Направля 1 ощие головки, кроме того, обеспечивают точность бурения,Форма и расположение вставок зависят от твердости породы, которую предстоит бурить. Вставки, расположенные по окружности, лучше работают благодаря колебательному круговому движени 1 О режущего инструмента или коронки. Они обеспечивают постоянное выравнивание отверстия.Вставки из карбида вольфрама или твердого сплава располагают таким образом, чтобы они обрабатывали боковые поверхности отверстия, а не часть, предварительно обработанну 1 о направляющей головкой, Это обеспечивает полную обработку отверстия и предотвращает повреждение коронки.Вставки из карбида вольфрама или другого твердого материала в главной коронке имеют скругленные или копуспые боковые стороны. Зто делается для предотвращения возможности зас 1 опоривания из-за противоположно направленных ударов.На фиг. 5 и 6 изображены отверстия, пробуренные коронкой, изображенной на фиг. 2. Если коронка совершает колебания под углом45 50 55 22 1/2, направляющая головка 38 пробуривает круглое отверстие 42, а коронка 35 - отверстие 43 прямоугольного сечения. При этом буровач :птятга 6 подвергяетсл вибрапионному, ударному действию или осевому дав.чепию,Если величина амплитуды качения инструмента превьщтает 22 112, тогда главная коронка 35 вырубает отверстие бабочт(у или, если ко,чебания достаточные, - круглое отверстие 44.Если колебания производятся с уве.чиченной амплитудой в течение максимального поворота на 90, то вырубается отверстие большего диаметра, эквивалентного оольшец осц главной коронки 35. При работе с более твердьтми порочахти, где пптлметлчетс . дягтттое действие, осевос движение инструмента цли коронки вперед и назад обеспечиваетсл без давления вперед при подрубке. Это делается длч того, чтобы боковые лезвия располагались правильно для облегчения вырубки.Колебаттие инструмента или коронки при бурении означает, что вставки из твегдого металла непрерывно воздействуют ца свежуто поверхцость ттороды. благодаря че т удяетсч избежать затупллтощего дет".ствич поводы ц, следовательно, увеличить срок служоы инструмента или коронки.Направляющая головка может враптатьсл независимо от качающегося движения глаг,- ной коронки. В этом случае направляющая головка будет смонтирована ца внутренней буровой штанге, имеющей свой вращаюптий, ударный или вибрапиоцный привод.Направляющая головка всегда работает гпереди главной.Главная головка приводитсч в колебятелтцое движение, по может также подвергятьсч ударному воздействито и осевому дявлетттлто, которые хтогут при т(елаттии прилагаться к направляющей головке.Направллтотт 1 яч головт(а может бттть выдвттнута тта лтобс е расстояние впсреч по оттотцецито и г.чав той головке.Вышеописанное бурн чьцое устгойство хтои(ет пртлхтеттлттсл тат(же пои рязработт(е жттльпых или пластовых месторождений, кяк н прц обычном бурении с подруокой и выравттивянием отверстия.Гидравлическая система управлецил (фиг.11) содержит ояк 45 с жидкостью. которая под действием насоса 46 подается по труоям или шлангам к первой части системы: предо.(рацительцому клапану 47, клапану 48, регулирующехту поток ктлдкости, контрольному клапану 49 ц двигателю 15 хтолоткя. С этотт частью системы соединен манометр 50, а клапан 48, регулирутотттитл поток жидкости, опре 1. Способ бх пеццч. в соответствии с котспьтмц ця реж.тттттт; ттттстрмхтеттт созттяют осевоедавление, отлцчяющицся тем, что режуцтсму ттттстгл.хтсттту сс с 1 бщятот ко, тебатс льноствтлжеттттс воктт г его пподольттт 1 тт оси. Спосоо по и. 1. отлцчятотттпйсл тем,что пя режутттцц ццструмецт одновреметшовоздействутот удяпттой цли вибрационной нагрх экой.3. Способ по цп. 1 и 2, отличающийсятехт, что ямплцтмда колебаний, сообщаемыхрежуцтсму тлттструтеттту, це превышает 22 12.4. Способ по пп. 1 ц 2, отличяющицсятем, что д.чл подрубкц пробуреттттс 1 го отвегтстцчпрекрятцяют осевое дявлеттце ня режугтттттт итлструмент и увеличивают амплитуду его колебаний свыше 22 1,/2,5 10 15 20 25 30 35 40 деляет скорость двигателя 15 и, следовательно, ударную силу, воздействующую на бурогую штангу 6. Вторая часть системы содержит предохранительный клапан 51, клапан 52, регулирующий поток жидкости Е, контрольный клапан 53 колебательного узла 4, клапан 54, определяющцц направление движения двигателя 55 псттвочя, поечохпантттельцьтй клапан 56. расположенный межчу попводом и клапаном 57, и мяттохтетр 58, соединенный с этой частью системы.Регултлгтутощтттт поток жидкости клапан 52 сообцтяетсч с т(отттрольттым клапаном 59, свлзягцтым через клапан 60 с цилиндром 32, управ.тл:оттм положсццехт стрель 3, ц через ред т(циоттттьттт кляттяц 61 ц обратный клапан 62 - с тяттохтетгст 63 ц тттт,чттттдром 23, управ,ччтоттттлм двттт(етличхттт кяреттсцт 16.Насос 46 пгтттводтттсл в децствие. и цилиндр 23, т(о,чебятелт.тть.й узел 4 и двигатель 15 молотка прттвод, тсч в,чействце гидрявлтлчески поч управленцем клапанов 48 и 52, регулиру:с.тттпх потот( тяк. что буровая штанга 6 движетсч по цяпраглсцшо к поверхности породы, одноврехтеппо подвергаясь колебательтлому и осевому удярттою дсйствцчм.Буровая штяттгя ц вьтибцой штструмепт цли головт(я легко отводлтсл назад по окончании опеояттиц.Буровал штанга полая, как это обычно делается Члл пропускяттцл пототса воздуха, уда:тяющего бурогую мелочь, прц этом буровые го.човки ттметот соответствующие отверстия ччч возчхаГо,човт(а может состолть то,чько из главной головки без някоцечццка, т. е. отта может состоять толтзтсо цз одной цз вьтшеупохтлтлутьтх моде,чей пгтодолгог,ятогт с 1 товчьт без цаправляюцтей головки ц цяксчтечтшт(я для нее. Ппедмст пзобретеция