бурильный молоток и монтажная рама

Формула изобретения

1. Бурильный молоток, предназначенный для установки на подающей балке с возможностью маневрирования относительно нее и содержащий вращающее устройство, ударное устройство и аксиальную опору, отличающийся тем, что имеет монтажную раму, приспособленную опираться на подающую балку посредством закрепленных на раме ползунов и предназначенную для установки на ней вращающего устройства и ударного устройства и содержащую аксиальную опору, посредством чего монтажная рама выполнена с возможностью восприятия усилий подачи и отдачи, действующих на бурильный молоток, и передачи их подающей балке и подающему оборудованию, при этом по меньшей мере вращающее устройство или ударное устройство представляет собой заменяемый модуль, а аксиальная опора имеет по меньшей мере одну контактирующую поверхность, приспособленную для монтажа заменяемого модуля и, соответственно, его демонтажа без какой-либо иной разборки конструкции бурильного молотка.

2. Бурильный молоток по п.1, отличающийся тем, что монтажная рама содержит две продольные балки, проходящие параллельно подающей балке, и аксиальную опору, расположенную между продольными балками, прикрепленную к ним и представляющую собой плитообразную деталь, выполненную с контактирующими поверхностями на обеих сторонах, предназначенными для установки заменяемого модуля вращающего устройства и, соответственно, заменяемого модуля ударного устройства.

3. Бурильный молоток по п.1, отличающийся тем, что корпус вращающего устройства представляет собой часть монтажной рамы и сторона корпуса вращающего устройства, обращенная к ударному устройству, содержит контактирующую поверхность, предназначенную для установки заменяемого модуля ударного устройства, в результате чего аксиальная опора образована корпусом вращающего устройства и контактирующей поверхностью.

4. Бурильный молоток по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что аксиальная опора содержит аксиальный опорный элемент, выполненный с возможностью восприятия и демпфирования осевых усилий, действующих на бурильный молоток.

5. Монтажная рама, отличающаяся тем, что она представляет собой часть бурильного молотка, содержит средства для присоединения вращающего устройства и ударного устройства, принадлежащих бурильному молотку, и ползуны, прикрепленные к монтажной раме для установки монтажной рамы и всего бурильного молотка на подающей балке с возможностью маневрирования относительно нее, и имеет по меньшей мере одну контактирующую поверхность, приспособленную для монтажа заменяемого модуля вращающего устройства и/или ударного устройства.

6. Монтажная рама по п.5, отличающаяся тем, что содержит средства для крепления подающих средств.

7. Монтажная рама по п.5 или 6, отличающаяся тем, что содержит две, по существу, параллельные продольные балки, расположенные на расстоянии друг от друга, и плитообразную аксиальную опору, расположенную между продольными балками приблизительно в середине, прикрепленную к ним и снабженную контактирующими поверхностями на обеих сторонах, предназначенными для установки заменяемого модуля вращающего устройства и ударного устройства и расположенными, по существу, перпендикулярно продольным балкам.

8. Монтажная рама по п.5 или 6, отличающаяся тем, что корпус вращающего устройства образует часть конструкции монтажной рамы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горных работ, в частности к бурильному молотку.

В горных работах используются бурильные устройства, в которых одна или несколько стрел расположены на подвижной платформе и на свободных концах стрел имеются подающая балка и бурильный молоток.

Известный бурильный молоток обычно образован путем соединения вращающего устройства и ударного устройства в единый объект с помощью скрепляющих болтов или других средств. Бурильный молоток такого типа обычно посредством болтового соединения, образованного болтами, проходящими через проушины в кожухе бурильного молотка, присоединен к каретке, которая может перемещаться вдоль продольной оси подающей балки с помощью подающего средства, такого как тросы для передачи мощности и гидравлические цилиндры, приводящие их в движение. Подача бурильного молотка осуществляется за счет смещения каретки и бурильного молотка, присоединенного к ней, вдоль верхней поверхности подающей балки, при этом каретка опирается на ползуны, прикрепленные к ней. Бурение приводит к появлению значительных сил при подаче бурильного молотка в процессе бурения в породу и, кроме того, тогда, когда удары ударного устройства “отражаются” от объекта, который бурят, вдоль конструкции буровой штанги обратно к бурильному молотку. Эти усилия создают проблемы, связанные с долговечностью конструкций бурильных молотков. Поскольку имеющиеся в настоящее время бурильные молотки изготовлены из узлов, прикрепленных друг к другу, с контактирующими поверхностями между ними, небольшие смещения всегда имеют место на этих поверхностях, несмотря на крепление, что вызывает износ и деформирование поверхностей. В результате этого может возникать необходимость делать перерывы в процессе использования бурильного молотка в целях выполнения работ по техническому обслуживанию, даже если вращающее устройство или ударное устройство не будут нуждаться в ремонте. Таким образом, это вызывает дополнительные простои в производственном цикле и приводит к дополнительным затратам. Кроме того, поскольку усилия, действующие на бурильный молоток, передаются через кожух бурильного молотка на каретку, кожух должен быть выполнен массивным.

В патенте США 4842079 раскрывается бурильный молоток, корпус которого имеет цилиндрические камеры. В этом случае ударное устройство и вращающее устройство представляют собой патроны, которые зафиксированы внутри камеры с помощью торцевых крышек. Патроны должны иметь определенную форму и размеры, чтобы их можно было вставить в соответствующие им камеры и зафиксировать на месте с помощью торцевых крышек и чтобы они могли функционировать. Кроме того, для функционирования патронов требуется наличие опоры для камер. Как правило, также необходима точная установка патронов в камере для обеспечения соединения требуемых каналов для рабочей среды под давлением между камерой и патроном для того, чтобы заставить устройство функционировать.

В патенте Финляндии 75028 раскрыт бурильный молоток, предназначенный для размещения на подающей балке с возможностью маневрирования относительно нее и содержащий корпус, имеющий переднюю часть, содержащую вращающее устройство, и заднюю часть, содержащую ударное устройство. Между передней и задней частями корпуса расположена аксиальная опора. Передняя часть корпуса, аксиальная опора и задняя часть корпуса собраны в жесткий блок посредством продольных соединительных тяг. В связи с этим невозможно отсоединить переднюю часть или заднюю часть без демонтажа бурильного молотка. Между подающей балкой бурильным молотком расположена каретка. Аксиальная опора не образует часть каретки, а является отдельным кольцевым элементом и снабжена бобышками, присоединенными посредством болтов к опорам, прикрепленным к каретке.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание бурильного молотка, позволяющего избежать проблем, вызванных усилиями подачи и отдачи, действующими на бурильный молоток, создать более простую конструкцию без каретки, изготовить эффективный бурильный молоток для каждого случая применения в соответствии с индивидуальными требованиями и обеспечить значительную экономию затрат благодаря более простому техническому обслуживанию, ремонтным работам и более коротким простоям.

Этот технический результат достигается тем, что бурильный молоток, предназначенный для установки на подающей балке с возможностью маневрирования относительно нее и содержащий вращающее устройство, ударное устройство, аксиальную опору, согласно изобретению имеет монтажную раму, приспособленную опираться на подающую балку посредством закрепленных на ней ползунов и предназначенную для установки на ней вращающего устройства и ударного устройства и содержащую аксиальную опору, посредством чего монтажная рама выполнена с возможностью восприятия усилий подачи и отдачи, действующих на бурильный молоток, и передачи их подающей балке и подающему оборудованию, при этом, по меньшей мере, вращающее устройство или ударное устройство представляет собой заменяемый модуль, а аксиальная опора имеет, по меньшей мере, одну контактирующую поверхность, приспособленную для монтажа заменяемого модуля и, соответственно, его демонтажа без какой-либо иной разборки конструкции бурильного молотка.

Монтажная рама может содержать две продольные балки, проходящие параллельно подающей балке, и аксиальную опору, расположенную между продольными балками, прикрепленную к ним и представляющую собой плитообразную деталь, выполненную с контактирующими поверхностями на обеих сторонах, предназначенными для установки заменяемого модуля вращающего устройства и, соответственно, заменяемого модуля ударного устройства.

Корпус вращающего устройства может представлять собой часть монтажной рамы, и сторона корпуса вращающего устройства, обращенная к ударному устройству, содержит контактирующую поверхность, предназначенную для установки заменяемого модуля ударного устройства, в результате чего аксиальная опора образована корпусом вращающего устройства и контактирующей поверхностью.

Аксиальная опора может содержать аксиальный опорный элемент, выполненный с возможностью восприятия и демпфирования осевых усилий, действующих на бурильный молоток.

Указанный технический результат достигается и тем, что монтажная рама, согласно изобретению представляет собой часть бурильного молотка, содержит средства для присоединения вращающего устройства и ударного устройства, принадлежащих бурильному молотку, и ползуны, прикрепленные к монтажной раме для установки монтажной рамы и всего бурильного молотка на подающей балке с возможностью маневрирования относительно нее, и имеет, по меньшей мере, одну контактирующую поверхность, приспособленную для монтажа заменяемого модуля вращающего устройства и/или ударного устройства.

Монтажная рама может содержать средства для крепления подающих средств.

Монтажная рама может содержать две, по существу, параллельные продольные балки, расположенные на расстоянии друг от друга, и плитообразную аксиальную опору, расположенную между продольными балками приблизительно в середине, прикрепленную к ним и снабженную контактирующими поверхностями на обеих сторонах, предназначенными для установки заменяемого модуля вращающего устройства ударного устройства и расположенными, по существу, перпендикулярно продольным балкам.

Корпус вращающего устройства может образовать часть конструкции монтажной рамы.

Настоящее изобретение обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что с помощью монтажной рамы можно лучше, чем прежде, обеспечить адаптацию к усилиям подачи и отдачи, действующим на бурильный молоток, поскольку они передаются предпочтительным образом посредством монтажной рамы непосредственно на подающую балку и на приводное средство бурильного молотка, прикрепленное к ней. Это помогает избежать вызванных указанными усилиями повреждения обслуживания и ремонта. Сроки службы вращающего устройства и ударного устройства обычно отличаются друг от друга из-за разной конструкции и принципа работы. На их срок службы также влияет то, как они используются. Таким образом, вращающее устройство и ударное устройство не обязательно станут неисправными или потребуют технического обслуживания по иным причинам в одно и то же время, и благодаря изобретению существует возможность заниматься только тем модулем, который требует ремонта. В этом случае техническое обслуживание и ремонт неисправного, замененного модуля могут быть выполнены в лучших условиях, и этот модуль позже снова может быть использован. Это также помогает избежать длительных перерывов на техническое обслуживание и ремонт и связанных с ними затрат, поскольку теперь неисправный бурильный молоток можно быстро снова вернуть в рабочее состояние для использования в производственных целях. Подводя итоги, следует сказать, что с помощью изобретения можно избежать проблем, вызванных усилиями подачи и отдачи, действующими на бурильный молоток, создать более простую конструкцию без каретки, изготовить эффективный бурильный молоток для каждого случая применения в соответствии с индивидуальными требованиями благодаря модульной конструкции бурильного молотка и обеспечить значительную экономию затрат благодаря более простому техническому обслуживанию, ремонтным работам и более коротким простоям.

Изобретение описано более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, в которых изображено следующее:

фиг.1 представляет схематичное перспективное изображение бурильного молотка по изобретению;

фиг.2 представляет схематичный вид спереди бурильного молотка, показанного на фиг.1;

фиг.3 показывает вид сбоку бурильного молотка, показанного на фиг.1;

фиг.4 показывает схематичное изображение конструкции возможной монтажной рамы, если смотреть на нее со стороны вращающего устройства;

фиг.5 показывает ту же монтажную раму, если смотреть на нее со стороны ударного устройства;

фиг.6 представляет схематичное перспективное изображение второй монтажной рамы и бурильного молотка, собранного вокруг нее.

На фиг.1 показан бурильный молоток согласно изобретению в упрощенном виде для большей ясности. На своем переднем конце бурильный молоток имеет вращающее устройство 2, предназначенное для приведения во вращение буровых штанг и буровых коронок, присоединенных к ним. Бурильный молоток также содержит ударное устройство 3, предназначенное для осуществления ударов с целью усиления бурильного воздействия. Работа и конструкция вращающего устройства и ударного устройства в целом известны специалисту в данной области техники, и, таким образом, отсутствует необходимость в более подробном описании их в данной заявке. В решении, показанном на фиг.1, вращающее устройство и ударное устройство представляют собой отдельные модули, которые с помощью крепежных болтов 8a-8h или тому подобных элементов прикреплены к аксиальной опоре 14 монтажной рамы 9 у контактирующих поверхностей 18 на аксиальной опоре. Модуль, прикрепленный к контактирующей поверхности аксиальной опоры, имеет свой собственный корпус. В этом случае достаточно, чтобы модуль опирался только на контактирующую поверхность аксиальной опоры. Если сравнить эту конструкцию с различными заменяемыми частями типа патрона, то очевидно, что модуль такого типа можно легко и быстро заменить как одно целое. Кроме того, поскольку модуль имеет свой собственный корпус и наружный кожух, манипулирование им, например, в процессе замены и технического обслуживания модуля отличается простотой. Монтажная рама 9 представляет собой очень важную часть конструкции бурильного молотка, поскольку без монтажной рамы невозможно использовать модули при бурении. Посредством монтажной рамы бурильный молоток установлен непосредственно на подающей балке 40 бурильного молотка таким образом, что обеспечивается возможность маневрирования его относительно балки, и при этом не требуется никакой отдельной каретки. Ползуны 10а и 10b или т.п. прикреплены к нижней поверхности монтажной рамы и служат в качестве опорных элементов между монтажной рамой и подающей балкой. Ползун, как правило, содержит корпус и заменяемую деталь 50, подвергающуюся износу. Ползуны предпочтительно прикреплены с помощью болтового соединения или т.п., так что они могут быть рациональным образом заменены, когда подвергающиеся износу детали будут изношены. На фиг.1 также показана проушина 11, выполненная на переднем конце монтажной рамы, к которой прикреплен подающий трос 60 или тому подобный элемент, предназначенный для передачи усилия, обеспечивающего подачу от гидравлического цилиндра или соответствующего приводного устройства монтажной раме. Соответственно, на заднем конце монтажной рамы на ее обеих сторонах имеются штыри 12 или тому подобные элементы, к которым могут быть присоединены элементы, с помощью которых бурильный молоток тянут назад. Для ясности вращающее устройство, ударное устройство и ползуны показаны отделенными от монтажной рамы.

Фиг.2 изображает бурильный молоток, показанный на фиг.1, спереди, то есть если смотреть на него со стороны буровой штанги. Соответственно, фиг.3 показывает вид сбоку бурильного молотка. Как видно из чертежей, проушина 11 и штыри 12, необходимые для перемещения бурильного молотка, прикреплены к монтажной раме с помощью поперечных опор 11а и 12а, расположенных между балками. Эти опоры одновременно могут обеспечивать скрепление балок друг с другом.

На фиг.4 монтажная рама показана спереди, а на фиг.5 - сзади. Как утверждалось ранее, монтажная рама 9 образует раму бурильного молотка, на которой смонтированы вращающее устройство и ударное устройство. Монтажная рама служит в качестве передающего усилия элемента и монтажной плиты для модулей. Монтажная рама предпочтительно образована из балок 13а, 13b, проходящих параллельно подающей балке. Монтажная рама также содержит аксиальную опору 14, прикрепленную к балкам, которая в варианте осуществления, проиллюстрированном на чертеже, представляет собой плитообразную деталь, установленную в поперечном направлении между балками. Аксиальная опора 14, по существу, перпендикулярна балкам 13а и 13b, и она предпочтительно прикреплена к балкам с помощью изогнутых или треугольных участков, в результате чего аксиальная опора хорошо выдерживает усилия подачи и отдачи, передаваемые ей. Аксиальная опора также обеспечивает соединение балок друг с другом. Балки 13а и 13b предпочтительно содержат опорные элементы, направленные вверх у аксиальной опоры, при этом аксиальная опора, изготовленная из материала, имеющего форму плиты, прикреплена к данным элементам путем сварки, или аксиальная опора может быть выполнена отсоединяемой за счет использования сочетания фасонных зажимов и болтового соединения. Естественно, монтажная рама также может быть изготовлена литьем, при этом в данном случае она будет представлять собой однородную деталь. Аксиальная опора имеет отверстия для крепежных болтов 8a-8f. Кроме того, она, конечно, имеет отверстие, через которое удар от ударного устройства передается хвостовику бурового инструмента с помощью поршня для ударного бурения непосредственно или посредством стержня, выступающего из него. Отверстие может иметь конический переходник, который облегчает установку модулей.

Вращающее устройство прикреплено к монтажной раме с помощью болтов 8a-8d, проходящих через аксиальную опору, и болтов 8е и 8f, ввинченных в аксиальную опору. Ударное устройство также прикреплено с помощью болтов 8a-8d и болтов 8g и 8h, ввинченных в аксиальную опору. Таким образом, болты 8a-8d соединяют вращающее устройство, ударное устройство и монтажную раму в один узел. Таким образом, отсоединение вращающего устройства или ударного устройства требует “открытия” (вывинчивания) крепежных болтов 8a-8d. Тем не менее после “открытия” болтов 8a-8d модули будут все еще оставаться на месте до тех пор, пока не будут “открыты” болты 8е и 8f и, соответственно, 8g и 8h, предназначенные для конкретных модулей. Таким образом, модули могут быть отсоединены от монтажной рамы по отдельности. Естественно, модули могут быть прикреплены другим способом и могут быть использованы соответствующие крепежные средства других типов.

На фиг.4, в частности, показан аксиальный опорный элемент 15, прикрепленный предпочтительно к монтажной раме, который демпфирует удары, то есть отдачу, ударного устройства, которые действуют в обратном направлении со стороны объекта, подвергаемого бурению. Аксиальный опорный элемент содержит поршни, расположенные в цилиндрических камерах 16, распределенных по окружности, при этом поршни соединены так, что под действием усилий отдачи они могут смещаться в направлении назад в цилиндрических камерах одновременно, выталкивая рабочую жидкость в пространство для рабочей жидкости, соединенное с задней частью цилиндрических камер, причем пространство для рабочей жидкости также соединено с аккумулятором давления или т.п. Аксиальный опорный элемент может быть жестко прикреплен к аксиальной опоре, но предпочтительно он представляет собой отдельный, легко отсоединяемый и заменяемый компонент, который присоединен к аксиальной опоре в корпусе, предназначенном для него, и зафиксирован в заданном положении, например, с помощью стопорного винта. На фиг.4 и 5 также показано, что на нижних поверхностях балок монтажной рамы могут быть выполнен выемки 17 для обеспечения прочного крепления ползунов.

На фиг.6 показан второй предпочтительный вариант осуществления бурильного молотка и монтажной рамы по изобретению. В соответствии с данным решением монтажная рама содержит U-образную балку с корпусом вращающего устройства, который прикреплен к ее закрытому концу. Кроме того, на обращенной к ударному устройству стороне корпуса вращающего устройства образована контактирующая поверхность 18, предназначенная для установки ударного устройства. В соответствии с данным решением корпус вращающего устройства и контактирующая поверхность образуют аксиальную опору монтажной рамы. Как и в вариантах осуществления, представленных на фиг.1-5, в данном варианте осуществления ползуны также прикреплены к нижней поверхности монтажной рамы. Средства для соединения с подающим средством также могут быть прикреплены к этой монтажной раме. Оборудование внутри корпуса вращающего устройства может быть заменено путем открытия передней части этого устройства. Однако ударное устройство представляет собой модуль, который может быть полностью рациональным образом заменен. Представленная конструкция пригодна для тех случаев, когда необходимо обеспечить возможность использования различных ударных устройств в бурильном молотке.

Чертежи и соответствующее им описание предназначены только для того, чтобы проиллюстрировать идею изобретения. Изобретение может изменяться в своих деталях в рамках объема формулы изобретения. Могут изменяться наружные размеры модулей, подлежащих установке на контактирующей поверхности аксиальной опоры. Достаточно того, чтобы контактирующие поверхности модуля и аксиальной опоры были сопряженными, и того, чтобы наружные размеры модуля, подлежащего установке, не затрудняли использования бурильного молотка. Таким образом, данное решение позволяет использовать модули, различающиеся по производительности, свойствам и размерам, когда бурильный молоток “подгоняется” под индивидуальные требования для различных целей. Даже несмотря на то, что на чертежах и в их описании представлены только монтажные рамы, образованные из балок, конструкция с тем же успехом может представлять собой конструкцию другого типа. Монтажная рама может быть, например, образована из основания в виде плиты, к которому, в зависимости от конструкции, прикреплена поперечная плитообразная аксиальная опора или аксиальная опора, образованная корпусом вращающего устройства и его контактирующей поверхностью. Кроме того, существует возможность размещения ударного устройства и вращающего устройства, обеспечивающего вращение, с одной стороны аксиальной опоры.