Автоматический регулятор усилия подачи бурового снаряда

(21) 3407777/29 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.09,83. Бюл. 8 36 (72) П.М.Бройтман и Ж,К.Кабылбеков (71) Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья (53) 622.254(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 470592, кл. Е 21 В 45/00, 1969,2. Никитин Г.А., Комаров А.А, Распределительные и регулирующие устрой," ства гидросхем. М Машгиз, 1965.3. Кардыш В,Г., Мурзаков Б.В. Особенности техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые и воду в странах-членах СЭВ, Регулятор скорости подачи установки Турам 2 Х 20", Обзор ВИЭМС, 1978 (прототип).(54) (57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР УСИЛИЯ ПОДАЧИ БУРОВОГО СНАРЯДА, содержащий корпус с каналами для рабочего реагента, преобразователь скорости бурения с настроечным элементом, исполнительный орган осевой нагрузки дроссельного типа с перекрывающим элементом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и качества функционирования на загрязненном реаген" те, перекрывающий элемент исполнительного органа жестко соединен с , настроечным элементом преобразователя скорости бурения,с,Изобретение относится к средствам автоматического управления процессом бурения, в частности к регу-.ляторам усилия подачи бурового сна.ряда геологоразведочного алмазногобурения.Известен ряд автоматических регуляторов процесса бурения, имею щих функциональные преобразователи,позволяющие автоматически регули"ровать параметры управляющего воздействия с учетом ранее установленного характера зависимости этих параметров отпроизводительности и стоимости 1 ,Однако широкое распространениеизвестных регуляторов сопряжено струдностями из"за сложности устройства, тяжелых условий эксплуатациии малоквалифицированного техничес, кого обслуживания.Известны ограничители расхода,обеспечивающие автоматическое регулирование расхода жидкости, принципдействия которых заключается в перекрытии выходных каналов в зависимостиот изменения потока жидкости 2 ,Однако такие ограничители рас"считываются на какую-либо одну величину расхода, с целью регулирования осевой нагрузки, при разведочном бурении с широким диапазономизменения регулируемого параметра,что не удовлетворяет требованиямэксплуатации.Наиболее близким к предлагаемому,является регулятор скорости подачиустановки, содержащий корпус с каналами для рабочего реагента, преобразователь скорости бурения с настроечным вентилем и исполнительныйорган осевой нагрузки дроссельноготипа, при этом преобразователь скорости бурения выполнен в виде подпружиненной плунжерной пары. Величина подачи рабочего реагента регулируется с помощью запорного элемента, перекрывающего боковой канал,При встрече более мягкой породы увеличивается поток жидкости из нижнихполостей гидроцилиндров подачи идавление в камерах выше вентиля возрастает. Поршень, сжимая пружину,увлекает запорный элемент дросселяи уменьшает площадь сечения бокового выпускного отверстия. Противодав-ление масла в нижних полостях гидроцилиндров возрастает, что приводитк снижению осевой нагрузки, При1111773 2 40 45 50 10 15 20 25 30 35 встрече более твердых пород происходит обратное, т.е. осевая нагрузкаувеличивается3 3.Недостатком известного устройстваявляется то, что оно устойчиво работает только на чистом масле, при наличии же примесей и попадании их вплунжерную пару поршня сильно увеличивается трение и точность регулирования резко падает.Количество управления на различ"ных скоростях алмазного бурения существенно зависит от линейности характеристики пружины, При работеона находится в постоянно сжатомсостоянии и должна обладать одинаковой жесткостью в различных точкаххарактеристики с отношением величины максимального хода к минимальному не менее 8. Все это осложняет применение пружины.Цель изобретения - повышение надежности и качества функционированияавторегулятора усилия подачи при разведочном бурении на загрязненном реагенте,Поставленная цель достигаетсятем, чго в автоматическом регуляторе усилия подачи бурового снаряда,содержащем корпус с каналами для рабочего реагента, преобразовательскорости бурения с настроечным элементом, исполнительный орган осевойнагрузки дроссельного типа с пере"крывающим элементом, перекрывающийэлемент исполнительного органа жестко соединен с настроечным элементом преобразователя скорости бурения На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - включение устройства в систему. Устройство состоит из корпуса 1с каналами 2 для рабочего реагента,преобразователяскорости бурения,. состоящего из дросселя 3, сильфона1 и настроечного элемента 5, исполнительного органа осевой нагрузки дроссельного типа с перекрывающим элементом 6 и выходным каналом 7.Перекрывающий элемент б исполнительного органа жестко сочленен спомощью винта 8 с настроечным элементом 5 таким образом, что при вращении вентиля 9 благодаря шлицевомусоединению с настроечным элементом5 они перемещаются вертикально вверх773 3 1044 или вниз вдоль резьбы в корпусе дросселя 3.Длина сочленения перекрывающего элемента 6 с настроечным элемейтом 5 выбрана таким образом, чтобы выполнялась зависимость (1.-0)КС ,где- искомая длина сочленения, когда канал 6 закрыт, а канал в дросселе 3 открыт;- длина сочленения перекрывающего элемента 6 с на строечным элементом 5 в положении, когда канал 7 и канал в дросселе 3 закрыты; К - коэффициент, характеризующий открытие канала в дросселе 3; С - наибольший размер час- . 15 тиц примеси, загрязняющей масло.Таким образом, при правилъно выбранной длине сочленения и при полностью закрытом выходном канале 6 доступ загрязненного реален- ро та во внутреннюю полость сильфона открыт и на него не действует никакое усилие.Авторегулятор 10 монтируется в линию, соединяющую нижние полос ти гирроцилиндров 11 подачи бурового станка с блоком 12 гидроуправления,Гидросхема станка с авторегуля: тором работает следующим образом.После завершения спуско-подъем"30 ных операций производят взвешивание бурового снаряда. Шпиндель с "поршнями.13 подачи становится в крайнее верхнее положение, вращением вентиля 9 авторегулятора по часовой стрелке перекрывается выходной канал 7 и маслонасос выключают, Затем возобновляют враще.ние бурового снаряда и по прибору 14 определяют его вес по величине давления масла в нижних полостях гидроцилиндров подачи, Поскольку внутренняя полость сильфона остается открытой, то на него не действует никакое усилие, Бсли вес снаряда больше требуемой осевой нагрузки, то, медленно поворачивая вентиль против часовой стрелки, увеличивают площадь сечения выходного клапана до установления требуемой осевой нагрузки. Масло, вытекающее из нижних полостей гидроцилиндров подачи, создает небольшой перепад давления на дросселе 3 преобразователя ско" рости, который сжимает сильфон до рабочей точки, Гсли вес снаряда не большой, то после взвешивания его масло насосом подают в верхнюю полость и дросселем 15 гидроуправления увеличивают давление в гидросистеме до значения веса снаряда, на 500-800 кгс выше требуемой осевой нагрузки, а затем, поворачивая вентиль 9 против часовой стрелки, открывают выходной канал до установления требуемой осевой нагрузки,В процессе бурения при встрече более мягкой породы механическая скорость возрастает, Увеличивается поток масла из нижних полостей гид" роцилиндров подачи, цто создает повышенный перепад давления на дросселе 3 преобразователя скорости бурения, сильфон 4, сжимаясь, опуска"ет перекрывающий элемент 6 и площадьсечения на выходном канале уменьшается. В результате этого резко уве"лицивается противодавление в нижнихполостях гидроцилиндров подачи и осевая нагрузка снижается, При встречеболее твердой породы разрушающая способность коронки уменьшается,скорость бурения падает и уменьшается поток масла из нижних полостейгидроцилиндров подачи, 8 результатеэтого давление на дросселе преобразователя скорости убывает. Сильфон4, разжимаясь, увеличивает площадьсечения на выходном канале 7, соответственно уменьшается противодавление в нижней полости гидроцилиндров подачи,и осевая нагрузка увеличивается, что соответствует требованиям технологии алмазного бурения.Когда шпиндель занимает крайнее нижнее положение, производится пере- хват снаряда путем подаци масла в нижние полости гидроцилиндров подачи, Чтобы не изменять настройку регулятора при перехвате, в корпусеимеются перепускные клапаны 16, ко"торые открываются при закачке масла в гидроцилиндры подачи. Таким образом, предлагаемое уст-ч роиство позволяет автоматически уп"равлять.усилием подачи бурового снаряда в зависимости от изменения физико-механических свойств буримых пород с возможностью комплексной настройки преобразователя скорости и исполнительного органа. При этом ка.чество функционирования не зависит от степени загрязнения масла. Срокслужбы устройства увеличиваетсявследствие разгрузки преобразователя от статического давления.Устройство эксплуатируется без перестройки егопри перехвате бурового снаряда, 10447731044773 Составитель Н.Якимовичедактор Т.Мермелштейн Техред С.Мигунова Корректор А,Пов Подписно Заказ ееет елиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,9/28 Тираж 603,ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс