Колонковый перфоратор (стр. 2 из 4)
Для этого периода характерно также массовое внедрение автоматических масленок, изобретенных в начале века. Для целей промывки шпуров водой фирмы поставляли специальные баки для воды, располагаемые непосредственно в забое.
Если характеризовать наиболее существенные конструктивные изменения в колонковых перфораторах к концу 30-х годов, то фирмы вместо поршневых машин перешли на изготовление в основном перфораторов молоткового типа, у которых поршень не соединен жестко с буром. В результате снизилась масса машины, увеличились число ударов поршня и производительность бурения. До тридцатого года фирма, например, Ингерсоль-Сержент выпускала перфораторы массой от 46 до 182 кг, с диаметром цилиндра от 50 до 90 мм, ходом поршня от 125 до 175 мм и числом ударов всего 300-500 в минуту. Однако уже в этот период компания Ингерсоль-Ранд производила тяжелые перфораторы молоткового типа марок 18 и 26 массой 67 и 43 кг с диаметром цилиндра 64 и 57 мм, ходом поршня, соответственно, 76 и 64 мм и числом ударов поршня больше 1500 в минуту.
В тот период фирма Ингерсоль-Ранд задалась целью приспособить перфораторы тяжелого типа для подземной разведки, бурения скважин глубиной до 20 - 30 м. Фирма разработала машину S-80 с независимым вращением бура с помощью воздушной турбинки. Для мощного перфоратора отдельный привод для вращения бура был рациональнее использования для этих целей геликоидального стержня. Таким образом, известная идея применения в перфораторе независимых приводов использована в новом качестве, при конструировании мощных тяжелых машин.
К восьмидесятым годам конструкция перфораторов настолько изменилась, что появилась потребность в их новой классификации. В крупной работе по конструкции и теоретическим основам конструирования перфораторов приводится следующая классификация конструктивных схем машин.
По устройству схем воздухораспределения авторы различают: клапанное (К), золотниковое (З), беззолотниковое (Б), комбинированное (КБ), например, клапанно-беззолотниковое, и с механическим приводом распределительного органа (М), например, от пневмомотора.
По устройству вращения бура различают:
1) без вращателя,
2) с геликоидальным вращателем от ударника (или с геликоидальным стержнем или со спиральными шлицами на переднем и заднем штоке ударника),
3) с независимым приводом от отдельного двигателя. При вращении от отдельного двигателя могут применяться схемы:
а) возвратно-поступательного или возвратно-поворотного действия (прерывистое вращение инструмента);
б) вращательного действия.
4) с комбинированным приводом от геликоидального стержня и мотора. У колонковых перфораторов получили распространение схемы с независимым приводом. У перфоратора ПК-60 и ПК-75 вращатель - высоко моментный пневматический мотор планетарно-роторного типа, а у перфораторов фирмы Ингерсоль Рэнд Д 475 и 550 вращение бура осуществляется от шестеренчатого мотора на хвостовик бура через две пары зубчатых колес и ведущую втулку. Аналогичного типа вращатели приняты у колонковых перфораторов фирмы Гарднер-Денвер РR-1231 , PR-1331. PR-1431 (Рис. 2).
Рис. 2.
1 - шестеренчатый пневмомотор,
2, 7 – пары зубчатых колес,
5 – внешний телескопный вал, передающий вращение через зубчатые колеса поворотной буксе,
6 – ударник,
3, 4 – пусковой кран и золотник.
А, Б, В, Г – камеры и воздушные каналы.
Все выпускавшиеся пневматические перфораторы имели, как правило, следующие технические решения: ударник имел удлиненную форму, распределительный механизм - бесклапанный, выхлоп воздуха производился через кожух-глушитель, отработанный сжатый воздух для смазки податчика подавался через редуктор вращателя на направляющие податчика.
Наиболее полно имевшиеся в восьмидесятые годы тенденции проектирования были представлены в перфораторах серии СОР 900 фирмы "Атлас Копко". Эти тенденции следующие:
1. Воздух в ударник подается без масла, поршень движется в цилиндре с зазором. Стержень поршня ударника движется в опорных втулках, смазываемых воздушно-масляной эмульсией, подаваемой по рукаву. Смазка подается также к заднему торцу поршня ударника, который благодаря этому всегда впереди и готовый к запуску машины.
2. Машина оснащается поршнем-податчиком, прижимающим инструмент к забою и воспринимающим импульсы отраженной волны. Сжатый воздух подается под поршень от смазочного рукава через обратный клапан.
3. Смазка шестеренчатого пневмодвигателя вращателя производится воздушно-масляной эмульсией, и расход масла снижается.
4. Выхлоп двигателя вращателя производится через редуктор и втулку хвостовика, надежно защищенную по этой причине от попадания в неё грязи.
5. При изменении диаметра штанги меняется длина рабочего хода и, следовательно, энергия и частота удара.
2. Распорные колонки и каретки
Первые далеко несовершенные бурильные машины конструировались и изготавливались значительной массой (весом). Так, бурильная машина Соммелера имела массу около 200 кг, Ферру - 125 кг, перфоратор фирмы Ингерсоль-Ранд, используемый значительно позже, в 1911 г., имел массу 90 кг. Для бурения подобной машиной в забое требовалось соответствующее приспособление. Распорные колонки уже широко применялись для установки вращательных аппаратов, приводимых в действие мускульной силой человека, для бурения в некрепких породах, и требовалось только приспособить их для бурения перфораторами, работавших на сжатом воздухе и другой энергии.
Конструкция распорных колонок, представляли собой винтовой домкрат, состоящий из труб и гайки винтового распора на конце трубы. Длина колонки соответствовала линейному размеру сечения выработки. Применялись вертикальные (рис. 3) и горизонтальные колонки, получившие как первые, так и вторые одинаковое распространение в практике. Горизонтальные колонки применялись при совмещении операций бурения и уборки породы.
С увеличением сечения выработки и длины колонки больше 2,5 м они становились тяжелыми, неудобными в работе, а закрепление на них машины становилось ненадежным.
Перфоратор на колонке закрепляли или непосредственно на трубе колонки или при использовании вертикальной колонки на консоли (ручке) с помощью хомута, позволяющего перестанавливать машину вдоль колонки. Расстояние колонки от забоя обычно рекомендовалось 0,5 - 0,6 м при бурении шпуров до 1 м и до 1,8 м, и 0,7 - 1 м при глубине шпуров в 2 - 3,5 м. Это расстояние устанавливалось в зависимости от разницы в длине буров в комплекте с расчетом их замены без перестановки перфоратора на колонке.
Колонки применялись двух типов: с одним домкратом для установки на них легких машин и с двумя домкратами - для более тяжелых машин.
Рис. 3. Распорные колонки.
Колонки нашли широкое применение в практике бурения шпуров и используются до сих пор.
С помощью колонок был осуществлен ряд рекордных проходок тоннелей и горизонтальных выработок на рудниках , где обеспечивалась высокая производительность бурения и бурильщика.
В горной практике России распорная колонка дала термин перфораторам, устанавливаемым на ней и каретках. В бывшем СССР к колонковым перфораторам относили машины массой более 30 кг.
Колонки сначала изготавливались кустарно, в мастерских рудников, а затем их изготовление было освоено многими фирмами, разработавших ассортимент колонок.
Фирма Ингерсоль-Ранд выпускала колонки с диаметром от 75 до 115 мм и массой от 56 до 136 кг .
Распорные колонки фирмы Ингерсоль-Ранд Таблица 3
Несмотря на простую конструкцию колонок и их дешевизну, они при бурении в забое имели существенные недостатки: большое время на подготовительные и вспомогательные операции при бурении, нетранспортабельность по причине их большой массы, ненадежность закрепления тяжелой машины на колонке и самой колонки в забое.
Для надежности закрепления стойки между стенками или кровлей и почвой выработки применяли контрстойки, хомуты для крепления машины стягивали болтами большого диаметра, гайки которых часто затягивались ручными ключами с рычагами длиной до 1 м. Делались попытки, например, фирмой Кливленд, применять гидравлические стойки, но они оказывались слишком тяжелыми, до 300 кг, громоздкими и дорогими.
Каретки.
Одной из первых, специально изготовленных для проходки данной горной выработки была каретка , примененная при проходке тоннеля Монт-Сени. Примерно такая же конструкция каретки применялась при бурении вращательными машинами Брандта в забое тоннеля С.Готтар .
Применение специально конструируемых для проходок тележек (кареток) было не единственным путем их изобретения. Имея в забое рельсовые пути, для облегчения доставки в забой и более надежной установки стоек их стали располагать на тележке, часто используя для этих целей раму от вагонетки. Колонки на подобной тележке крепили на вытянутых к груди забоя консолях и дополнительно распирали во время бурения домкратами (рис. 4).
Перфоратор крепился на каретке на нужной высоте и с требуемым его углом наклона к груди забоя. Сжатый воздух и вода подводились к каждой машине гибкими шлангами. Бурильные машины крепились при помощи специальных болтовых стержней впереди и сзади рамы.
Она представляла собой коробчатую пространственную раму, склепанную из котельного железа и поставленную на рельсовый ход.
Вода подавалась из бака, располагаемого рядом с бурильной тележкой или колонкой.
Рис.4.
Таким образом, колонки трансформировались в каретки. На рудниках и в шахтах практически до тридцатых годов каретки при проведении выработок не применялись. В дореволюционной России выдано значительное количество патентов на конструкции кареток, но все они не технологичны в применении и не могли конкурировать с бурением с колонок, а затем, ручными перфораторами.