Буровое устройство

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х СПУБЛИК 0 514 Е 21 С 5/О ОМИТЕТ СССР КИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ о-иссл до ватекий и уктор ашино троенияоха,ина П. СоН. Щер ельство ССС 500, 1981, ьство СССР 5/08, 1981(46) 07,10,87, Бюл, (71) Всесоюзный науч ский и проектно-конс ститут горно-рудного (72) М, ВРавцов, Е Е, А, Шаповалов и В. (53) 622,233,6(088,8 (56) Авторское свиде 11 989060, кл. Е 21 САвторское свидетел М 976031, кл, Е 21 С(57) Изобретение относится к горной прои-ти и позволяет повысить надежность устройства в работе при повышении вибрации бурового става 26, Устройство включает силовой гидроцилиндр 27, вращатель 1 с гидратормозом (Г), гидравлически сообщенные с дросселем 3, Следящий золотник 2 имеет входной 1 и выходные 2 и 3 каналы и сообщен с гидроцилиндром 27 торцовой полостью (П) 1 О, а подпорной 11 14 - с напорной магистралью (М) 24, Каналы1343010 12 и 13 параллельно сообщены со сливной М 25, а дроссель 3 и Г подсоединены к каналу 11, Г выполнен в видемотор-насоса 7, сообщенного черезодин из распределителей 4 с М 24, ачерез дроссель 3 с М 25. В результате подачи рабочей жидкости в П 14 и28 долото 34 прижимается к забою,Возникающие при этом продольные колебания става 26 регулируются мотор 1 1Изобретение относится к горной .промышленности, в частности к устройствам для бурения пород с возможностью регулирования частоты вращениястава в зависимости от его величины 5вибрации .Целью изобретения является повышение надежности работы устройствапри повышении вибрации бурового ста -ва,10На чертеже показана гидравлическая схема бурового устройства,Буровое устройство включает врашатель 1, следящий золотник 2, дроссель 3 и распределитель 4, Врашатель151 содержит приводной мотор 5, дифференциальныи механизм с водилом 6, мотор-насос 7 зубчатые колеса 8 ишпиндель 9, связанный с мотором 5 имотор-насосом 7 при помощи зубчатыхколес 8 и водила 6, Следящий золотник2 имеет управляющую торцовую полость1 О, входной канал 11, основной 12 идополнительный 13 выходные каналы,25подпорную торцовую полость 14, плунжер 15, поджатый пружиной 16 при помощи регулировочного винта 17, Дроссель 3 имеет вход 18 и выход 19. Дляэнергообеспечения бурового устройства имеется насос 20, распределитель21, предохранительный клапан 22, регулятор 23, напорные магистрали 24 исливные магистрали 25.Регулируемая система бурового устройства включает буровой став 26, неподвижно связанный со шпинделем 9,и силовые гидроцилиндры 27 со штоками 28, поршневыми полостями 29 и штоковыми полостями 30. Силовые гидроцилиндры 27 механически связаны свращателем 1. на:осом 7, Появцяющаяся при вибрациидинамическая составляющая в П 29 способствует перемещению плунжера 15,Т,обр увеличивается пропускная способность золотника 2, При резком увеличении вибраций открывается канал13, уменьшается частота вращенияшпинделя 9 и осушествляется бурениебез вибраций става 26, 1 з,п, ф-лы,1 ил. 2Управляющая торцовая полость 1 Оследящего золотника 2 гидравлическисвязана с поршневой полостью 29 силовс го гидроцилиндра 27, Вход 18 дросселя 3, входной канал 11 следящегозолотника 2, мотор-насос 7 и распре -делитель 4 соединены между собой общей магистралью 31. В следящем золотнИке 2 выходные каналы 12 и 13 связа -ны со сливной магистралью 25, а подпорная торцовая полость 14 соединенас напорной магистралью 24, Полости 29и 30 силовых гидроцилиндров 27 связаны с распределителем 21 гидромаистрэлями 32 и 33,Устройство работает следующим образом,Процесс бурения осуществляется шарошечным долотом 34, закрепленным набуровом ставе 26 и опирающимся на забой,С пульта управления (не показан) включается вращатель 1, Вращательное движение передается от мотора 5 через зубчатые колеса 8 и водило 6 на шпиндель 9, вместе с которым вращается буровой став 26, После этого включается насос 20 и распределитель 21. Рабочая жидкость под давлением поступает на напорной магистрали 24 в подг.орную тордовую полость 14 следяшего золотника 2 и по гидромагистрали 32 в полости 28 силовых гидроцилиндров 27, Усилие, создаваемое рабочей жидкостью в полостях 28, передается через силовые гидроцилиндры 27 и вращатель 1 на буровой став 26 как осевая нагрузка, Таким образом, врашаюпщйся буровой став 27 прижимает шарошечное долото 34 к забою,В процессе взаимодейстьч 1 я шарошечного долота 34 с забоем возникают продол 1 ные колебания бурового става 26, которые предаются по шпинделю 9 вращателю 1, штокам 28 силовыхгидроцилиндров 27 на рабочую жидкостьв полостях 29 и на все медханизмы бурового устройства,Величина продольных колебани 11 бурового става 26 зависит От частотывращения шарошечного долота 34, поэтому для управления колебаниями бурового става 26 регулируется частотаего вращения при помощи мотор-насоса7, который воспринимает реактивныймомент при передаче крутящего моментаот мотора. э на зубчатые колеса 8,Под действием воспринимаемого реактивного момента насос 7 приводитсяв движение и нагнетает рабочую жидкость под давлением в магистраль 31,При открытом дросселе 3 через еговход 18 и выход 19 перетекает рабочаяжидкость из магистрали 31 на слив вмагистраль 25, В этом случае моторнасос 7 свободно вр 1 И 11 аедтся, за счетчего достигается минимальная частотавращения водила 6 а, соответстветгнои минимальная частота вращения шпинделя 9 с буровым ставом 26, По мереограничения (например) пропускнойспособности дросселя 3 в магистрали31 повышается давление, при этомуменьшается частота вращения насоса7 и увеличивается частота вращнияводила 6 и, соответственно, увеличивается частота вращения шпинделя 9,При закрытом дросселе 3 достигастсямаксимальное торможение мотор-насоса 7,Для дальнейшего увличения частотывращения бурового става 26 включается распределитель 4 и рабочая жидкость под давлением поступает из магистрали 24 в магистраль 31 и на мотор-насос 7, который при этом начинает работать в режиме мотора и увеличивает частоту врап 1 епия водила 6, асоответственно и бурового става 26,При этом частота вра 1 цения мотор-насоса 7 регулируется дросселем 3 за счетпропускания части рабочей жидкости измагистрали 31 в магистраль 25,Так происходит регулирование частоты вращения бурового става 26, покан воз 11 икают вибрацииПри возникновении вибраций появ 50 Формула изобретения ляется динамическая составляющая дав 34300лепия рабочей жидкости в по 11 ости 29силового цилиндра 27, Соответстп 11 ИО, динамической составляющей давлед 11 ия вполости 29 возникает разность нагру 5зок на плунжер 15 со стороны управляющей торцовой полости 10 и со стороныподпорой торцовой полости 14.Под действием этой разности нагрузок происходит перемещение плунжера 15 и магистраль 31 автоматически соединяется через вход 11 и выход12 следящего золотника 2 со сливноймагистралью 25, С увеличением вибрации йурового става 26 увеличиваетсяперемещение плунжера 1 э и возрастаетпропускная способность следящего зо-лотника 2 на выходе 12, увеличивается расход рабочей жидкости из магистрали 31 через следящий золотник 2и, соответственно, уменьшаются частота вращения мотор-насоса 7 и частота вращения шпинделя 9При резком повышении уровня вибра 25 ции бурового става 26 за пределы допустимых значений происходит перемещение плунжера 15 в крайнее положениев котором открывается выходной канал13, В этом случае резко падает давление в магистрали 31 и уменьшаетсячастота вращения шпинделя 9 до минимального значения, при котором гарантировано бурение без вибраций бурового става 26,Чувствительность следящего золотника 2 устанавливается при помощипружины 16 и регулировочного винта 7,Давление в гидросистеме поддерживается автоматически предохранитель 40 ным клапаном 22, который может управляться вручную дистанционно с использованием регулятора 23,В процессе бурения, по мере продвижения бурового става 26, происхо 45 Дит вытеснение рабочей жиДкости изштоковых полостей 30 силовых гидроцилиндров 27 через магистраль 33 ираспределитель 21 в сливную магистраль 25,Буровое устройство, включающеесиловой гидроцилиндр, вращатль с 55гидротормозом, гидравлически сообщенным с дросселем, следящий золотник с входным и выходным каналами, сообшен - иый с силовым гидроцилиндром управляющей торцовой полостью и под 1 ьорной1 34.1010 л спедящегзлспка, причем дрос -сель и гидротормз подсоединены квходн каналу следящего золотника,Составитель В, Захарс вРедактор Г, Волкова Техред м.Дидык Еорректор,1. 11 атай Заказ 4613/29 Тираж 454 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х(-35, Рауыская наб д, 4/511 роизводственно-полиграфическое предприя.ие, т, Ужгород, улПроектная, 4 ность, подс.единенной к наорной магистрали, сливную магистраль, сообщенную с выходным каналом следящего золотника, и гидрораспределители,5 отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при повышении вибрации бурового става, следящий золотник имеет дополнительный выходной канал, который сообщен со сливной магистралью параллельно основному выходному канаУстройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что гидротормоз выполнен н виде мотор-насоса, соо,щенного через один из распределителей с напорной магистралью, а через дроссель - со сливной магистралью,