БУРИЛЬНАЯ МАШИНА
DRILLING MACHINE

Изобретение относится к буровому оборудованию и может быть использовано, в частности, в горнорудной промышленности. Известны бурильные машины вращательно-ударного действия (например, перфоратор ручной ПР-27В), состоящие из цилиндра, геликоидального стержня, поршня-ударника и буровращателя [1].
Недостатком таких бурильных машин является малый КПД. Кроме того, в машинах типа ПР-27 В сила удара бойка ограничивается габаритами цилиндра, не регулируется и не является оптимальной.
Значительно более эффективными бурильными машинами являются машины, использующие в своей конструкции энергию электрогидравлического эффекта, высвобождающуюся при высоковольтном электрическом разряде в замкнутой полости, заполненной жидкостью.
К такому типу бурильных машин относится электрогидравлический рыхлитель конструкции КИС [2], состоящий из корпуса, в котором размещена гильза цилиндра с установленным в ней поршнем, образующая с ним полость, заполненную жидкостью. В боковой поверхности корпуса имеются два отверстия для электродов, размещенных в полости с жидкостью.
За прототип взята бурильная машина (а.с. №2054542) [3], которая работает по такому же принципу, что и бурильная машина типа КИС.
Недостатками прототипа являются:
- сложность в обеспечении безопасности обслуживающего персонала, так как к буровой машине подводится высокое напряжение (более 10000 Вт);
- машина имеет большой вес, который обуславливается наличием электродвигателя с редуктором.
Целью изобретения является создание бурильной машины, не имеющей указанных выше недостатков, и которая может использоваться как при бурении шпуров ручным способом, так и при бурении их с применением буровых установок.
Поставленная цель достигается тем, что к бурильной машине подводятся гидравлические импульсы, получаемые в импульсном генераторе давлений, который не имеет непосредственного контакта с корпусом бурильной машины (перфоратором, отбойным молотком и т.д.).
Гидравлический импульсный генератор создает ударные гидравлические импульсы, которые по трубопроводам (шлангам) подаются непосредственно к бурильной машине. Одна часть объемного импульса воздействует на поршень, а другая - на вращатель (турбинку) бурильной машины.
Такое конструктивное решение обеспечивает полную безопасность обслуживающего персонала машины от поражения электрическим током и резко снижает ее вес.
На фиг.1 представлен чертеж бурильной машины, состоящей из корпуса 1, гильзы цилиндра 2, поршня со штоком 3, отверстия для спуска жидкости из нижней части цилиндра 4, поворотной буксы 5, отверстия 6 для спуска жидкости из полости, в которой расположена турбинка (вращатель) 8, нижней крышки 7, турбинки патрубка 9 для подачи жидкости к турбинке, патрубка 10 для подачи жидкости в полость цилиндра.
На фиг.2, 3, 4 изображен импульсный гидравлический генератор, состоящий из разъемного корпуса, состоящего из двух частей 11 и 12, двух электродов 13, помещенных в изоляторы 14, каналов 15, 16, 17, 18, крепежных винтов 19 пространства шаровидного 20.
На фиг.5 представлена схема соединения импульсного генератора с бурильной машиной.
Предлагаемая бурильная машина работает следующим образом. По каналу 17 жидкость, открывая клапан 18, поступает в шаровидное пространство 20, заполняя его. При подаче на электроды (13) высокого напряжения между ними проскакивает искра, имеющая определенный объем. Так как жидкость практически не сжимается, то образуется объемный ударный импульс, который по трубопроводам (через каналы 15, 16, 9 и 10) подается на поршень 7 и турбинку 8. Одновременно происходит гидравлический удар по поршню и вращение турбинки, которое через штангу передается буровому инструменту. Таким образом происходит бурение шпуров (скважин). Клапан 18 пропускает жидкость в шаровидное пространство и предотвращает перетекание ее в обратном направлении.
Частоту следования импульсов несложно регулировать, изменяя величину межискрового промежутка.
Превращение части ударного импульса в рабочее давление жидкости позволяет осуществлять вращение хвостовика рабочего инструмента без дополнительного электродвигателя и редуктора.
Таким образом, предлагаемая бурильная машина конструктивно более проста, имеет значительно меньший вес по сравнению с прототипом, обеспечивает безопасность обслуживающего персонала и по сравнению с использованием энергии сжатого воздуха на порядок уменьшает удельный ее расход.
Источники информации
1. Донченко А.С. и др. Справочник механика рудной шахты. М.: Недра, 1978, с.450.
2. Ветров Ю.А. и др. Разрушение прочных пород. Киев: Будвельник. 1973, с.108.
3. Дмитриев В.Т. и др. Бурильная машина. Патент №2054542, опубликован 20.02.96. Бюл. №»5.