Устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка

(51) 4 Е 21 В 44/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ окаталог Гидравлическое НИИ информации по маМ. 1984, Ю 5,12.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ.ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский и иектно-конструкторский институт побыче полезных ископаемых открытымспособом(56) Нанкин Ю.А. и др, Станок напленного бурения 2 СБШН. М.: Не1980, с.47-51.Отраслевойоборудова ние",шиностроению,(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМВ ГИДРОСИСТЕМЕ БУРОВОГО СТАНКА(57) Изобретение относится к горнойпром-сти, Цель изобретения - повышение точности управления и снижениепотребляемой мощности, Устр-во содержит клапан 1,состоящий из головки 2управления с электромагнитом (ЭМ) 3и золотника 5, генератора 18 пилообразного напряжения, двух компараторов19, 23, коммутатора 22 управляющегосигнала, дифференциального усилителя21, датчика 24 т-ры и датчика 25 вязкости, Обмотка 12 ЭМ 3 подключена квыходу импульсноо усилителя 20 мощности, При изменении т-ры окружающей д1376 151 среды сигнал с датчика 21 через дифференциальный усилитель 21 и первый компаратор 19 поступает на импульсный усилитель 20 мощности, что приводит к изменению длительности сигнала управления ЭИ 3. При изменении вязкости рабочей жидкости сигнал "с датчика 25 через компаратор 23, коммутатор 22 управляющего сигнала,дифференциальный усилитель 21 и ком"паратор 19 поступает на импульсныйусилитель 20, цто также приводит кизменению длительности управляющего импульса, При этом изменяетсядавление рабочей жидкости в гидросистеме бурового станка, 1 ил, Изобретение относится к горнойпромышленности, а именно к управлению режимами вращательного бурениявзрывных скважин,Целью изобретения является повышение точности управления и снижениепотребляемой мощности. 20На чертеже изображена Функциональная схема предлагаемого устройствауправления.Устройство управления давлениемв гидросистеме бурового станка содержит клапан 1, головку 2 управления с электромагнитом 3, включающеекорпус 1 головки, золотник 5, напор-ное отверстие 6, сливное отверстие 7,сопло 8, заслонку 9, сердечник 10 ЗОэлектромагнита со штоком 11, обмоткуд 2 электромагнита, уплотнительныекольца 13-15, крышку 16 электромагнита, и блок 17 управления, состоящий из генератора 18 пилообразного унапряжения, первого компаратора 19,импульсного усилителя 20 мощности,дифференциального усилителя 21, коммутатора 22 управляющего сигнала,второго компаратора 23, датчиков 2 ч 40температуры и датчика 25 вязкости рабочей жидкости,Выход датчика 25 вязкости соединен с входом второго компаратора 23,выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 22, Выход коммутатора 22 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 21, инвертирующий вход которогоподключен к выходу да 1 чика 21 температуры. Выход дифференциального усилителя 21 и выход генератора 18 пилообразного напряжения подключены квходам первого компаратора 19, выходкоторого через импульсный усилитель20 мощности подключен к электромагниту 3 головки 2 управления,Сопло 8 расположено в подвижномзолотнике 5, способном перемещаться относительно корпуса головки ч для начальной настройки устройства по критерию минимальной мощности, рассеиваемой электромагнитом 3.Устройство работает следующим образом.датчик 25 вязкости рабочей жидкости анализирует ее параметры, Выходной сигнал датчика 25 сравнивается. вторым компаратором 23 с опорным напряжением 0. По достижении вязкостью рабочей жидкости номинальной величины срабатывает компаратор 23, разре" шая коммутатору 22 прохождение сигнала управления 0на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 21, На инвер 1 ирующий вход того же усилителя подается сигнал с датчика М температуры рабочей жидкости, Разность сигналов У , в0 усиливается и подается на первый компаратор 19, на другой вход которого подается пилообразное напряжение Б с выхода генератора 18 пилообразного напряжения, В результате сравнения пилообразного напряжения 11 и усиленной разности К (Б , - О,)образуется на выходе первого компаратора 19 импульсная последовательность с частотой, равной частоте генератора пилообразного напряжения, и длительностью импульса в периоде, пропорциональной К й- Б,), Эта последовательность усиленная импульсным усилителем 20 до амплитуды, достаточной для полного закрывания сопла 8, подается на электромагнит 3 головки 2 управления. Сердечник 10 электромагнита со штоком 11 и заслонкой 9 начинает колебаться с частотой импульсной последовательности, причем продолжительность закрытия сопла 8 в периоде равна ширине импульса и пропорциональна К (Б-Б ), В результате дросселирования рабочей жидкости через отверстия малого диаметра в основном клапане 1 давления15113и головке 2 управления пульсации управляющего потока рабочей жидкостисглаживаются и давление в управляющейполости основного клапана 1 можносчитать постоянным, пропорциональнымвремени закрытия сопла 8 в периоде(ширине импульса), а .следовательно,усиленной разности К (О- Б,). Золотник основного клапана 1 управляетдавлением в напорной магистрали так,цто оно пропорционально давлению вуправляющей полости основного клапана,Таким образом, устройство осуществляет импульсное пропорциональноеуправление давлением в гидросистемес коррекцией по температуре и вязкости рабочей жидкости.Коррекция по температуре необходима в связи с широким температурнымдиапазоном рабочей жидкости от - 40до +90 , в котором физико-механические свойства минерального масла значительно меняются, изменяются гидравлические сопротивления отверстий взолотниках основного клапана и головки управления. Следовательно, изменяется и давление в напорной магистрали гидросистемы. Разрешение работыЗОгидросистемы (повышения давления) подостижении рабоцей жидкостью определенной вязкости необходимо в связи свозможностью аварийного превышениядавления в гидросистеме в момент запуска при низких температурах окружающей среды.для повышения усилия электромагнита и снижения рассеиваемой мощностивведена регулировка положения золотника 5 головки 2 управления относительно корпуса 4 головки и .жесткозакрепленного на ней электромагнита3. Электромагнит 3 развивает максимальное усилие при минимальном зазоре между сердецником 10 и упором 4электромагнита 3. Рабоций ход штока11 электромагнита 3 в устройстве,обеспечивающий изменение давленияот 0 до максимума, равен 0,5-0,б мм,Следовательно, основчым критериемнастройки золотника 5 является одновременное достижение сердецником10 электромагнита 3 своего упора изаслонки 9 сопла При этом зазоры,выбираются одновременно и электромагнит работает в оптимальном режимес минимальной потребляемой мощностью. 76В случае, если зазор электромагнита3 выбирается раньше зазора между соплом 8 и заслонкой 9, последняя не достигает сопла 8 и давление не достигает максимума, Бсли же раньше выбирается зазор между заслонкой 9 и соплом 8, электромагни 3 работает с зазором, цто снижает его отдачу и требует повышения мощности, рассеиваемой обмоткой,Импульсное управление клапаномпозволяет добиться низких значенийгистерезиса (+33) эа сцет постоянного уровня первой гармоники тока, про"текающего через обмотку электромагнита во всех режимах,Формула изобретенияустройство управления давлением в гидросистеме бурового станка, содержащее клапан, состоящий из головки управления с золотником, заслонкой и электромагнитом с сердечником и упором, прицем обмотка электромагнита подключена к выходу импульсного уси" лителя мощности, и дифференциальный усилитель, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления и снижения потребляемой мощности, оно снабжено двумя компараторами, коммутатором управляющего сигнала, датчиками температуры и вязкости и генератором пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, к второму входу которого подключен выход дифференциального усилителя, а выход первого компаратора подключен к импульсному усилителю мощности, датчик вязкости подклюцен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход " с первым входом коммутатора управляющего сигнала, второй вход которого соединен с клеммой напряжения управления, а выход коммутатора подключен к первому входу дифференциального усилителя, к второму входу которого подклюцен датчик температуры, причем золотник головки управления выполнен подвижным с возможностью регулирования зазора между сердечником электромагнита и его упором соответствующего зазору между торцом золотника и заслонкой.