SU1068585A1 - Виброгрейфер дл прохода шурфов - Google Patents

Abstract

1. ВИБРОГРЕЙФЕР ДЛЯ ПРОХОДКИ ШУРФОВ, включающий вибратор, привод, установленный на корпусе вибратора с помощью пружинного амортизатора, . челюсти.с приводом в виде винтовой пары и виброударный стакан, верхн  часть которого соединена с 1$орпусом вибратора, а нижн   шарнирно св зана с челюст ми, отличающийс   тем, что, с целью повьошен.и  ппоизводительности проходки путе.м ин- тенсификации операций внедрени , а также выгрузки, виброгрейфер снабжен . траверсой с т гами, шарнирно св занными с Челюст ми и пружинными фиксаторами , установленными с возможностью взаимодействи  с виброударным .стаканом, а винт винтовой пары в своей нижней части выполнен в виде штока нeкpVглoгo сечени  и с упорным по ском, расположенным между винтовой частью и штоком некруглого сечени , и снабжен выталкивателем породы с клиновыми разновысокимиэлементами , при этом шток своей частью некруглого сечени  размещен внутри пружинных фиксаторов с возможностью продольного перемещени  и взаимодействи  клиновых разновысоких элементов с пружинными фиксаторами, а траверса установлена с возможностью взаимодействи  с упорным по ском, причем вибро .ударный стакан имеет дополнительный вибратор, установленный между его верхней частью и корпусом вибратора. 2.- Виброгрейфер по п.1, о т л и ча:ющийс  тем, что выталкиватель породы с клиновыми разновысоки- § ми элементами снабжен шнековымзабур (Л ником, а в верхней части - штангой некруглого сечени , выполненной в виде продолжени  нижней, части винта. 3..Виброгрейфер по п.1, о т л и чающи и с  тем, что дополнительный вибратор выполнен в виде закрепленной на внутренней части виброударного стакана зубчатой опоры и роликов, установленных на корпусе вибратора с возможностью взаимодейо: стви  с зубчатой опорой. .. 4. Виброгрейфер по п.1, отлиСХ ) чающийс  тем, что, с целью СП ::оздани  дополнительных крут щих колебаний , пружинный амортизатор выпол00 ел нен в виде пружины кручени  с закрепленными концами на приводе и корпусе вибратора,

Description

Изобретение относитс  к геологоpa3jBeflO4HHM i работам и касаетс  инструментов дл  проходки шурфов в пе чано-гравийных породах, например грейферов к буровым установкам. Известен буровой инструмент дл  проходки шурфов, включающий закрывающиес  челюсти и шток дл  выталки вани  породы при разгрузке СИ. Недостатком данного устройства   л етс  наличие гидравлического привода закрыти  лопастей и недостаточ на  эффективность при внедрении.в породу. Наиболее близким к изобретению  вл етс  виброгрейфер, включающий вибратор, привод, установленный на корпусе вибратора с помощью пружинного амортизатора, челюсти с приводом в виде винтовой пары и вибрруда ный стакан, верхн   часть которого соединена с корпусом вибратора, а нижн   шарнирно св зана с челюст ми С. Недостатком известного виброгрей фера  вл етс  мала  эффективность при внед)ении и при разгрузке. Цель изобретени  - повышение про . изводительности проходки путем инте сификации операций внедрени , а так же выгрузки. Указанна  цель достигаетс  тем, ЧТ.О виброгрейфер дл  проходки шурфо включающий вибратор, привод, устано ленный на корпусе вибратора с помощ пружинного амортизатора, челюсти с приводом в виде винтовой пары и виб роударный стакан, верхн   часть которого соединена с корпусом вибрато ра, а нижн   шарнирно св зана с челюст ми , снабжен траверсой с т гами шарнирно св занными с челюст ми и с пружинными фиксаторами, установле ными с возможностью взаимодействи  с виброударным стаканом, а винт вин товой пары в своей нижней части выполнен в виде штока некруглого сечени  и с упорньцл по ском, расположенным между винтовой частью и штоком некрУглого сечени , и снабжен выталкивателем породы с клиновыми разновысокими элементами, при этом шток своей частью некруглого сечени  размещен внутри пружинных фиксаторов с возможностью продольного перемещени  ,и взаимодействи  клиновых разновысоких элементов с пружинными фиксаторами , а траверса установлена с возможностью взаимодействи  с упорным по ском, причем виброударный стакан имеет дополнительный вибратор, установленный между его верхней частью и ijopnycoM вибратора.. Кроме того, выталкиватель породы с клиновыми разновысокими элементами снабжен шнековым забурником, а в верхней части - штангой некруглого сечени , выполненной в виде про-долде|ни . нижней части винта, при этом дополнительный вибратор выполнен в виде закрепленной на внутренней части виброударного стакана зубчатой опоры и роликов, установлен ных на корпусе вибратора с возможностью взаимодействи  с зубчатой опорой, причем пружинный амортизатор выполнен в виде пружины кручени  с закрепленными концами на приводе и корпусе вибратора. На фиг.1 изображен виброгрейфер, на фиг.2 - виброгрейфер с подн тым винтом и закрытыми лопаст ми , на фиг.З - траверса с фиксаторами, на фиг.4 - разрез А-А на фиг. 3;- на фиг.5 и б - работа сменного выталкивател  породы. Виброгрейфер дл  проходки шурфов имеет привод 1, корпус 2 вибратора, между которыми установлена пружина 3 с концами, жестко закрепленными в теле привода и корпусе. Нижний торец корпуса снабжен кольцевым бойком 4, средн   часть имеет роликовую опору 5 дополнительного вибратора 6. В корпусе установлены поджимающие пружины 7 с шаровыми опорами 8, а также вибратор 9 с роликами 10, шарикоподшипниковой 11 и -зубчатой 12 опорами. В конструкцию виброгрейфера входит винт 13 с упорным по ском 14 и с гайкой 15, которые наход тс  в изолированной камере 16, образованной корпусом 2 и стенками вибратора Э. Винт 13 ввернут в гайку 15, закрепленную В- верхней части корпуса 2. Нижн   часть винта 13 переходит в штангу 17 некруглого сечени , (фиг.1). Штанга 17 проходит через некруглое отверстие днища 18 траверсы 19 и некруглые центральные отверсти  подпружиненных фиксаторов 20 и 21. Заканчиваетс  штанга 17 сменным наконечником 22. В сменного наконеч ника 22 может быть использован буровой инструмент, например шнековый за§ур ник 23 или тарельчатый выталкиватель 24 породы. Сменные наконечники в нижней части оборудованы клиновыми разновысокими элементами 25. Фиксаторы 20 и 21 представл ют собой две втулки 26. и 27 с некруглыми центральными отверсти ми с задвижками-фиксаторами 28 и 29, которые установлены в направл ющих пазах днища 18 и крышки траверсы 30. Фиксаторы 20 и 21 установлены друг под другом с возможностью скольжени , а задвижки-фиксаторы 28 и 29 проход т через радиальные окна траверсы 19 и опираютс  своими верхними поверхност ми на зубчатую опору 12,,св занную с виброударным стаканом 31. Зубчата  опора 12 в месге конусного соединени  с виб- . роударным,стаканом 31 снабжена наковальней 32. Виброударный стакан 31 в верхней части оборудован зубчатой

опорой 33. Низ виброударного стакана оборудован башмаком 34 с пазами, в которых с помощью осей 35 шарнирно закреплены челюсти 36 грейфера. С помощью т г 37 с ос ми 38 челюсти 36 шарнирно соединены с траверсой 19 Виброударный стакан. 31 имеет технологическое отверстие 39. Инструмент опускаетс  на забой в исходном положении , изображенном на фиг.1.

От бурового станка через напорную штангу осевое усилие и левое вращение передаютс  к приводной муфте 1, а далее через пружину 3 к корпусу 2 Затем цсевое усилие через гайку 15, винт 13 и штангу 17 передаётс  к шнековому забурнику 23. Вращение к шнековому забурнику 23-передаетс  напр мую через гайку 15, а также корпус 2 инструмента:, .корпус вибратора 9, ролики и боковые торцовые поверхности кулачков зубчатой опоры 12, виброударный стакан 31 челюст ми 36, а далее через т ги, 37 и днище 18 траверсы 19,

По мере углублени  шнекового забурника 23, челюсти 36 инструмента вход т в контакт с породой забо  шурфа. При проворачивании инструмента челюсти 36 будут калибровать забой выработки.

Сведению челюстей 36 будет преп тствовать реакци  породы забо  благодар  клиновой форме сечени - челюстей , а также фиксации траверсой

19и т гами 37 от продольного перемещени . Это достигаетс  за счет упорного по са 14 между винтом 13 и штангой 17, который упираете в днище 18 траверсы, а также фиксаторов

20и 21 траверсы 19.

По мере углублени  челюстей 36 и при встрече крупных валунов резко возрастает мощность, затрачив аема  на проворачивание инструмента.Это служит сигналом дл  переключени  левого вращени  на правое. При правом вращении напорной штанги корпус 2 начнет проворачиватьс  относительно виброударного стакана с зубчатой опорой. Ролики, набега  на кулачки зубчатой опоры 12, будут поднимать корпус относительно виброударного стакана 31 и траверсы 19. При сос7 кальзывании роликов с зубцов боек 4 корпуса 2 будет наносить удары по наковальне 32 зубчатой опоры 12, а следовательно, и по виброударному стакану 31. Благодар  тому, что диаметр роликов несколько меньше высоты зубцов зубчатой опоры 12, удар бойка будет полностью передаватьс  наковальне.

Осевое давление, прижима  челюсти 36 к забою, передаетс  только в момент контакта роликов с зубцами зубчатой опоры 12 и контакта бойка 4 с наковальней 32. В этой св зи.

дл  повышени  эффективности внедрени  челйстей 36, установлены пружины 7 с шаровыми опорами 8, которые обеспечивают посто нное прижатие лопастей к забою.

При вращении корпуса 2 частота ударов будет зависеть от числа зубцов зубчатой опоры 12 и числа оборотов напорной штанги. Энерги  единичных ударов зависит от высоты зубцов и осевого усили , передаваемого через напорную штангу и пружину 3 JKOpnycy 2 (с учетом реакции поджимающих пружин 7).

В процессе работы вибратора за счет сил трени , возникающих при движении роликов по кулачкам, по вл ютс  усили , скручивающие пружину 3 .

Таким образом, при вращении напорной штанги и внедрени  челюстей в породу забо  возникнут крутильные колебани , которые также будут способствовать повышению интенсивности внедрени  лопастей в породу. Частота и энерги  крутильных колебаний также соответственно завис т от частоты вращени  корпуса 2, числа зубцов и 07 осевого УСИЛИЯ, передаваемого через корпус 2 на ролики. Кроме того, пружина 3 выполн ет роль обычного амортизатора в значительной степени снижающего вредное воздействие виброударных нагрузок на буровой станок Надежна  фиксаци  челюстей 36 от схождени , передача ударов лопастей по пр мой, а также больша  поверхность rf плотный контакт между торцовыми поверхност ми челюстей и башмака 34 виброударного стакана 31 способствуют эффективной передаче энергии удара. Клинова  Форма челюстей также способствует повыгиению эффективности их внедрени  в рыхлую породу с твердыми включени ми.

Продолжительность пр мого внедрени  челюстей в породу зависит от длины части винта, соответствующей длине штока со сменным наконечником шага резьбы винта и гайки, а также частоты вращени  напорной штанги.

Конструкци  проворачивающегос  . башмака 34 позвол ет челюст м 36 при их внедрении в породу забо  находить и погружатьс  на участках с наименьшим сопротивлением (,например челюсти способны соскальзывать с краёв валунов и углубитьс  в промежутки между последними, попадать своими остри ми в трещины и раздвигать их, перемещатьс  с плотных участков глин к участкам рыхлых песчаных включений и т.д.). При внедрении челюстей 36 в .породу виброзабивной стакан 31 надежно фиксируетс  от дальнейшего кругового перемещени . Одновременно с этим фи| сируетс  от , проворачивани  т ги 37 и траверса 19 Так как при этом гайка 15 будет вра щатьс , то винт 13 вместе со штанго 17 и шнековым забурником 23 будет подниматьс . Во врем  подъема шнеко вого забурника 23 из пилот-скважины возможны его подклинки вывалившимис из стенок твердыми включени . В .результате этого возникнут дополнител ные осевые усили , которые также бу дут способствовать внедрению челюстей в породу забо . При достижении клиновыми разновы сокими элементами 25 пружинных фиксаторов верхней части траверсы 19 элементы 25 одновременно войдут в некруглые центральные отверсти  вту лок 26 и 27 и перемест т их вместе с задвижкой-фиксаторами 28 и 29 к центру инструмента. Расфиксированна таким образом траверса 19 под дейст вием осевого усили  винта .13 подниметс  вверх При этом т ги 37 также будут подниматьс  вверх и закроют челюсти 36. Одновременно с закрытием челюстей виброударный стакан буд подн т и прижат винтами 13 к корпусу 2. Врем  на закрытие челюстей 36 определ етс  в зависимости от длины части винта равной рассто нию от фиксаторов до корпуса и соответствующему перемещению т г 37 при сведении челюстей с одновременной вибрациегй , от шага винта 13 и гайки 19 а также частоты вращени  напорной штанги. Обща  длина винта 13 определ етс  как сумма длин его участко работающих при пр мом внедрении челюстей в породу и при закрытии. Благодар  закрытию челюстей с од новременной вибрацией (осевой и кру тильной) , а также ослаблению пород забо , предварительно пробуренной пилот-скважиной значительно облегчаетс  закрытие челюстей. С полным закрытием челюстей нижн   часть сна р да приобретает коническую форму. По измен ющейс  при этом мощности, затрачиваемой на вращение напорной штанги, можно судить об окончании операции наполнени  инструмента и закрыти  челюстей. Сразу после закрыти  челюстей инструмент поднимаетс  на поверхнос лебедкой станка на пр мом канате, Дл  разгрузки инструмента под него подкатываетс  емкость, в технологическое отверстие 39 виброуДарного стакана 34 вставл етс  фиксирующий штырь и станок переключаетс  на левое вращение. При этом работа механизмов инструмента будет происходит в обратном пор дке. Винт 13 начнет выкручиватьс  из гайки 15, виброудар ный стакан 31 вместе с челюст ми ос дет вниз и упретс  своей зубчатойопорой 33 в ролики 5 дополнительног вибратора 6 корпуса 2, При дальнейшем движении штанги 17 и выхода ее из инструмента, шнековый забурник 23 выполн ет роль выталкивател  породы. При наличии на забое крупных валунов, когда невозможно пробурить пилот-скважину, в качестве сменного наконечника 22 может быть установлен короткий тарельчатый выталкиватель породы 24 (на фиг.1 показан пунктирными лини ми V При выходе шнекового забурника С выталкивател  из инструмента одновременно происходит движение зубцов зубчатой опоры 33 по роликам 5 дополнительного вибратора 6. Возникающа  при этом вибраци  будет способствовать освобождению инструмента от породы , одновременно с удалением породы , при помощи выталкивател  24 породы . Интенсифицирование разгрузки породы особенно важно при наличии в валунно-гравийном материале большого количества включений глины и ила, склонных к прилипанию к стенкам и челюст м инструмента. К моменту полной выгрузки породы, задвижки-фиксаторы 28 и 29 выход т из камеры 16 и зафиксируют челюсти 36 в рабочем положении. К этому моменту упорный по сок 14 подойдет к днищу 18 и подопрет траверсу. Спуск .инструмента может быть произведен после откатки емкости с породой от усть  шурфа. Со спуском инструмента на забой и.включением левого вращени  операции по проходке шурфа повтор ютс  . Конструкци  снар да со свободно вращаиощимс  виброударным стаканом 31, двум  вибраторами 6 и 9 позвол ет производить открытие и закрытие челюстей практически в любом интервале шурфа. В этих случа х фиксаци  виброударного стакана 31 от проворачивани  достигаетс  за Счет сил трени  между стаканом и стенками шурфа. Благодар  забуриванию пилот-скважины , способствующей ослаблению пород на забое шурфа, сочетанию таких интенсифицирующих факторов, как напор, осева  и крутильна  вибрации, значительно повьашаетс  производительность проходки. Наличие виброударного воздействи  на рыхлую обводненную породу тажже способствует ее ослаблению за счет эффекта разжижени . Вибраци  инструмента при закрытии челюстей предотвращает образование скелетов жесткости, что способствует повышению коэффициента его наполнени . Росту производительности способствует также исключение из технологического цикла р да промежуточных операций , например необхЪдимость дополнительного спуска бурового инструмента дл  забурировани  пилот-скважины

и дл  проведени  операций по калибровке забо  шурфа.

Производительность проходки иурфа предлагаемым инструментом может быть повышена благодар  возможности оперативного контрол  за ходом отдельных операций в комплексе проходческого цикла. По изменению С росту и уменьшению ) затрат мощности на вращение инструмента можно определить начало и окончание забурировани  пилот-скважины , начало и окончание калибровки забо  шурфа, внедрение и закрытие челюстей , а также их открытие. Это позвол ет своевременно определить окончание однойоперации и переключить станок на выполнение последующей .

В предлагаемом инструменте переход от некоторых операций к последующим происходит автоматически. К этим операци м относ тс : .забуривание - пилот-.сквах ины и калибровка забо  шурфа-, внедрение челюстей в породу забо  и закрытие последних.

В виброгрейфере интенсифицируетс  операци  разгрузки за счет применени  одновременно с простым.открытием челюстей дополнительного воздействи  на породу выталкивател , а также сообщении виброударному стакану и челюст м вибрации. Росту скорости углублени  в породу, закрытию челюстей и разгрузки способствует возможность оперативного регулировани  режимов работы инструмента при изменении горно-технических условий его работы Изменение режимов работы инструмента достигаетс  за счет изменени  осевого давлени  и частоты вращени  инструмента . Изучив услови  проходки шурфов , можно подобрать и установить в

инструменте зубчатую опору 12 с рациональным количеством зубьев. Возможность регулировани  параметров режима работы инструмента на забое  вл етс  существенным преимуществом предлагаемого инструмента по сравнению с известными.

Предлагаема  конструкци  виброгрейфера позвол ет повторить отдельные операции рабочего цикла, не извлека  его на поверхность. Кроме того , конструкци  виброгрейфера обеспечивает возможность использовани  вибрационных нагрузок дл  продвижени  его по стволу в случае заклинки кусками породы вывгшившейс  из стенок выработки.

Конструкци  снар да предусматривает Использование отдельных узлов дл  выполнени  нескольких технологических функций, что значительно упрощает его конструкцию, снижает вес, уменьшает габариты, создает удобство и повышает надежность в работе.

В виду того, что предлагаемый виброгрейфер предназначен дл  комплектовани  самоходных буровых установок без их существенной переделки последнее будет способствовать росту коэффициента использовани  буровых установок. После завершени  проходки шурфов виброгрейфер снимаетс , а буровые установки могут быть использованы по назначению.

Изобретение позвол ет резко повысить .эффективность проведени  геологоразведочных работ при разведке рыхлых строительных материалов, например пёсчано-гравийных и валунно-гравийных , а также оссыпных месторождений цветных и редких металлов и драгоценных камней.

Фиг. / .

/

36

7.

38 36 3S

Фиг. 2

Фиг. 5

Claims (4)

1. ВИБРОГРЕЙФЕР ДЛЯ ПРОХОДКИ ШУРФОВ, включающий вибратор, привод, установленный на корпусе вибратора . с помощью пружинного амортизатора, . челюсти с приводом в виде винтовой пары и виброударный стакан, верхняя· часть которого соединена с корпусом вибратора, а нижняя шарнирно связана с челюстями, о т ли ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности проходки путе.м ин- > тенсификации операций внедрения, а также выгрузки, виброгрейфер снабжен . траверсой с тягами, шарнирно связанными с Челюстями и пружинными фиксаторами, установленными с возможнос тью взаимодействия с виброударным .стаканом, а винт винтовой пары в своей нижней части выполнен в виде штока некр^глого сечения и с упорным пояском, расположенным между винто вой частью и штоком некруглого сечения, и снабжен выталкивателем породы с клиновыми разновысокими‘элементами, при этом шток своей частью некруглого сечения размещен внутри пружинных фиксаторов с возможностью продольного перемещения и взаимодействйя клиновых разновысоких элементов с пружинными фиксаторами, а траверса установлена с возможностью взаимодействия с упорным пояском, причем вибро,ударный стакан имеет дополнительный вибратор, установленный между его верхней частью и корпусом вибратора.

2.· Виброгрейфер по π.1, о т л и чающийся тем, что выталкива- _л тель породы с клиновыми разновысоки- !£ ми элементами снабжен шнековым забурником, а в верхней части - штангсй некруглого сечения, выполненной в виде продолжения нижней, части винта

3·.Виброгрейфер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополни- — тельный вибратор выполнен в виде закрепленной на внутренней части виброударного стакана зубчатой опоры и роликов, установленных на корпусе вибратора с возможностью взаимодействия с зубчатой опорой.

4. Виброгрейфер по π.ϊ, отличающийся тем, что, с целью создания дополнительных крутящих колебаний , пружинный йен в виде пружины ленными концами на се вибратора.

амортизатор выполкручения с закрепприводе и корпуСБ 00. сл оо сл