Автоматическое реверсивное устройство для подачи бурового инструмента

М 37 Я 7 Елйсс 53, д АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ ОПИ автоматического реверсивного устройства для подачи(заяв. свид.82319).а опубликовано 31 июля 1934 года авторскому свидетельству Л 24 января 1931 годе О выдаче авторского свидетельст11) Изобретение касается автоматических реверсивных устройств для подачи бурового инструмента от одного не реверсивного электродвигателя с. применением контактного электрического измерительного прибора (например, ваттметра), служащего для управления двумя сцепными муфтами, включенными в передачу от электродвигателя к цепной звездочке талевого барабана и предназначенными для переключения управляемой ими зубчатой передачи с коническими колесами на то или иное направление вращЕния означенного барабана. В предлагаемом .автоматическом реверсивном устройстве вал, передающий вращение упомянутой цепной звездочке, снабжен свободно вращающимся на нем навинтованиым снаружи цилиндром, служащим для продольного перемещения вала. При означенном перемещении вала может про.изводиься либо подача бурового инструмента на забой скважины, либо подъем его.На чертеже фиг. 1 изображает общую схему устройства; фиг. 2 - разрез фрикционной муфты; фиг, 3 - разрез навинтованного цилиндра, служащего для продольного перемещения вала,На валу бурового двигателя 12 (фиг, 1), между упругой муфтой и редуктором,насажена коническая зубчатка 1, которая сцеплена с зубчаткой 1, сидящей иа валу 13, Этим осуществляется вращение вала 13 при работе бурового двигателя 12,На валу 13 сидят фрикционные муфты 8 и 9, Каждая фрикционная муфта (фиг. 2) состоит из двух частей 14 и 15.веерная представляет собою усеченный конус, который может перемешаться вдоль вала 13 по шпонке 26, заклиненной на этом валу, а вторая в коническ зубчатку (на схеме зубчатка 2 или 2), с конической выемкой. Часть 15 свободно сидит на валу 13; при сцеплении ее с валом 13 усеченный конус 14 входит в. коническую выемку части 15, Для предотвращения перемещения части 15 по валу 13 имеется врезное кольцо 16.Кроме описанных выше муфт на валу 13 расположено цилиндрическое зубчатое колесо 6. Конические зубчатые колеса 2 и 2 находятся в зацеплении с зубчаткой 3, на валу которой сидит зубчатка 3, которая находится в зацеплении с зубчаткой 3", представляющей собою гайку, внутри которой проходит навинтованный снаружи цилиндр 17 (фиг, 3), внутри которого расположен вал 18. Цилиндр 17 перемещается благодаря вращению гайки 3 и увлекает за собою вал 18"(ночертежувверхили вниз), так как при"своем перемещении производит давлениена врезное кольцо 19 или 20, в результате чего и совершается перемещениевала 18.Вал 18 приводится во вращение цилиндрической зубчаткой 6 конец вала 18,имеющий квадратное сечение, можетсвободно проходить через квадратноеотверсгие ступицы зубчатки 6. Квадратное сечение конца вала и квадратноеотверстие в ступице необходимы длябеспрепятственного перемещения вала 18и для передачи при этом вращающегомомента с вала 13 на вал 18,На валу 18 сидят фрикционное колесо 7и муфта 21 (конструкция муфты такая же,как и муфт 8 и 9) с конической зубчаткой 4, находящейся в зацеплении с колесом 4, представляющим, кроме того,фрикционный диск, по которому можетперемещаться фрикционный диск 7,сидящий на валу 18 При продольномперемещении вала 18 последний сцепляется с колесом 4 либо посредствомфрикционного диска 7, либо при помощиконической зубчатки 4, служащей длявращения колеса 4 в сторону, соответствующую подъему бурового инструмента.На валу колеса 4 насажена зубчатка 5,которая через зубчатку 5, червячноезацепление 22 и звездочку 23 для цепиГалля передает движение барабану лебедки, на который наматывается талевыйканат, огибающий полиспаст, к подвижному блоку которого подвешен бурильный инструмент.Вращение бурильного инструментаосуществляется буровым двигателем пообщепринятой схеме..Червячное зацепление 22 выбрано самозатормаживающимся, так что во времяработы устройсттва, когда тормоза барабана лебедки отданы, создается гарантияот того, что инструмент, под действиемсобственного веса,. опустится на забойскважины.Электрическая часть автомата .остоитиз однофазного ваттметра и двух электромагнитов (контакторов) 10 и 11. Ваттметрсостоит из двух катушек - подвижной инеподвижной. Подвижная катушка возбуждается трансформированным токомдвигателя и включена во вторичную обмотку трансформатора тока. Неподвижная катушка - катушка напряжения, включена в фазу 111, в которую включена первичная обмотка трансформатора, и через омическйе сопротивления г в две другие фазы 1 и И, Подвижная катушка имеет на себе контакты , , которые соединены между собою проводникам. Ваттметр снабжен двумя шкалами, из которых верхняя г адуирована на ЙИ; а нижняя делений не имеет.На каждой шкале расположены два контакта: на верхней в , Г, на нижчей - е, е. Помощью этих перестанавливаемых контактов устанавливаются пределы нагрузок.Электромагниты 10 и 11 назначаются для управления фрнкционными муфтами 8 и 9, для чаго якори их соединены шарнирно с рычагами, включающими и выключающими означенные муфты. Рычаг электромагнита 10 первого. рода и имеет ось вращения в точке С, рычаг электро. магнита 11 - ,второго рода, с осью вращения в точке С,.В цепи обмотки каждого из электромагнитов 10 и 11 расположены блокировочные выключатели, соответственно Ь, Ь или а, а, управляемые якорем друго электромагнита, соответственно 11 или 10. В цепи обмотки каждого электромагнита имеются. оконечные выключа. тели Й, Й, или Й, А, управляемые, при продольном. перемещении вала 18, укрепленными на нем упорами п или и.Контакты е, е ваттметра соединены между собою и с фазой 11. Контакт а" соединен с началом обмотки электромагнита 10. Конец обмотки соединен через якорь электромагнита 11, блокирующие выключатели Ь, Ь и Ь, К, с фазой 111 в точке 25.,Контакт Ы соединен проводником через блокирующие выклю. чатели К, К с концом обмотки электромагнита 11; начало этой обмотки через блокирующий выключатель а, а и якорь электромагнита 10 соединено с фазой.1 П в точке 25,Работа предлагаемого устройства основана на изменении потребляемой мощности двигателя в зависимости от нагрузки на забое скважины. Изменение . мощности фиксируется ваттметром, под влиянием изменения нагрузки, .причем подвижная катушка ваттметра поворачивается вокруг своей оси, по часовой стрелке в п увеличении нагрузки и против часовой стрелки в п уменьшении ее.Предположим, что нагрузка на забое скважины возрасла. Тогда соответственно потребляемая двигателем мощность тоже возрастет, Г) о авижная катушка ватметра повернется вокруг своей оси пч часовой стрелке и своими контактами ),замкнет контакты И, е. Цепь электромагнита 10 окажется замкнутой, ток будет проходить по следующему пути: точка 24 фазы 11, контакты е, , , Ы, обмотка электромагнита 10, якорь электромагнита 11, блокирующие выключатели.Ь, Ьи К К, точка 25 фазы 111. Протекающийпо обмотке электромагнита ток создает магнитный поток; якорь электромагнита 10, притягиваясь, увлекает за собой рычаг, который, поворачиваясь вокруг точки С, включает муфту 8. В результате включения муфты зубчатка 2 сцепляется с валом 13, от которого, через зубчатки 3 - 3 передает вращение гайке 3". Последняя вращаясь, перемещает сверху вниз винт 17, который, перемещаясь, увлекает за собой в том же направлении и вал 18, что вызывает уменьшение числа оборотов колеса 4 и нагрузки, Перемещение винта 17 происходит в данном направлении до тех пор, пока )тггрузка не уменьшится до надлежащего значения. Если нагрузка не уменьшается, то перемещение будет происходить до тех пор, пока вал 18 не введет в коническую выемку зубчатки 4 усеченный конус, сидящий на конце вала 18. Тогда произойдет включение муфты 21, которая сцепит зубчатку 4 с валом 18 и одновременно упор п, сидящий навалу 18, разомкнет выключатель К К, в результате чего цепь электромагнита 10 окажется разомкнутой, Перемещение вала 18 сверху вниз прекратится, так как гайка 3" не будет вращаться, но муфта 21 будет находиться во включенном состоянии; поэтому и зубчатка 4, сцепленная с валом 18, передаст вращение и крутящий момент всей системе зацеплений (зубчатки 4, 5, 5 в червячн зацепление 22 звездочки 23) в направлении подъема инструмента; барабан лебедки натянет канат, от этого давление на забой уменьшится, а с ним также уменьшится нагрузка двигателя. Как только нагрузкаупадет, подвижная катушка ваттметраповернется против часовой стрелки иконтактамизамкнет цепь электромагнита 11.Ток будет идти из точки 24 фазы П,через контакты е,, И, выключатель К, К, обмотку электромагнита 11,блокирующий выключатель а, и, якорьэлектромагнита 10, в точку 25 фазы 11.Электромагнит 11 притягивает якорь,который с помощью рычага включаетмуфту 9. Последняя, включаясь, сцепляетзубчатку 2 с валом 13. Зубчатка 2 череззубчатки 3 и 3 привбдит во вращениегайку 3" в направлении, обратном тому,какое имелось при включении муфты 8(при подъеме инструмента). Тогда ци.линдр 17 перемещается вместе с валом 18по направлению снизу вверх.Вал 18, перемещаясь, втягивает фрикционное колесо на диск 4, чем осуществляется передача крутящего момента отбурового двигателя к барабану лебедки,в направлении, обратном тому, котороеполучалось при включении муфты 21.При работе фрикциониого зацепленияосуществляется подача (спуск) инструмента на забой скважины. Если нагрузкадвигателя при данной скорости подачиинструмента на забой не уменьшается,то муфта 9 будет все время включена, ифрикционное колесо, под влиянием перемещения вала 18, будет перемещатьсяк центру диска 4,)перемещение фрикционного колеса понаправлению к центру диска 4 вызываетуменьшение передаточного числа, что,в свою очередь, вызывает увеличениескорости подачи. От увеличения скорости подачи увеличиваетсч нагрузладвигателя. В каком-то положении фрикционного колеса контакты ,отойдутот контактов , е; цепь электромагнита 11разомкнется, якорь электромагнита отпадет, и муфта 9 выключится; фрикционное колесо будет находиться в том положении, вкаком оно находилосьв момент выключения муфты 9; приэтомбудет иметь место подача с некоторойопределенной скоростью. Контакты , "занимают некоторое среднее положениемежду контактами И, Ы, При увеличениинагрузки контакты, соприкасаясьс контактами 4 е, замыкают цепьэлектромагнита10, в результате чего вал 18 перемещается сверху вниз; вместе с ним перемещается и фрнкционное колесо. П ри перемещении фрикпионного колеса, по направлению от ц-нтра, скорогть подачи инст румента на забой будет уменьв: ься, а вместе с этим будет умень ша,ьгя и нагрузка двигателя. При этом возможны два случая: в одном из них контактыразмыкают цепь электромагнита 10; тогда получитсяуменьшенная по сравнению с предыдущимподача. В другом случае, когда нагрузка уменьшилась незначительно, цепь электромагнита будет оставаться замкнутой, фри кционвое колеео;неремещаяаь,выйдет из зацепления с диском 4, муфта 21 сцепит зубчатое колесо 4 с диском 4, и произойдет подъем инструмента. При подъеме, когда нагрузка на забое значительно упадет, контакты Г отойдут от контактов И, е, цепь электромагнита 10 разомкнется, но муфта 21 будет включена, отчего будет совершаться подъем инструмента, Нагрузка будет падать, и тогда контакты ,замкнут цепь электромагнита.11. и будет происходить подача инструмента.Блокировочные выключатели а, а и Ь, Ь служат для предотвращения одно. временного включения муфт 8 и 9, Выключатели К, Ки К, К, размыкаемые при воздействии на них упорами и и соответственно п, служат для размыкания цепей электромагнитов 11 и соответственно 10 с целью предотвращения поломок механизма, которые имели бы место при сходе гайки 3" с цилиндра 17 "в случае постоянно увеличивающейся или постоянно уменьшающейся нагрузки,Пр едме т из о 6 рете н и я.1. Автоматическое реверсивное устройство для подачи бурового инструмента или т, п. от одного не реверсивного электродвигателя с применением контактного электрического измерительного прибора (например, ваттметра), включенного в цепь электродвигателя и служащего для управления, в зависимости от нагрузки двигателя, двумя сцепными муфтами, включенными в передачу от электродвигателя к цепной звездочке тал воо барабана и предназначенными для переключения управляемой ими зубчатой передачи с коническими кол сами на то или иное направление вращения талевого барабана, отличающееся тем, что вал 18, приводимый электродвигателем во вращение посрелстром зубчатой передачи 6, 6 и передающий вращение упомя нутой цепной звездочке через посредство зубчатого колеса 4, снабжен свободно вращающимся на валу 18 и навинтоаанным снаружи цилиндром 17, служащим для продольного перемещения вала 18 при вращении гайки 3" с зубчатым коническим венцом от зубчатки 3, вращаемой в ту или иную сторону при сцеплении спаренной с нею шестерни 3 с вышеуказанными коническими колесами 2 или 2, с той целью, чтобы при продольном перемещении вала 18 последний сцеплялсн с колесом 4 либо посредством фрикционного диска 7, укрепленного на валу 18 и служащего для вращения колеса 4 в сторону, соответствующую подаче бурового инструмента на забой скважины, либо посредством конической зубчатки 4, служащей длявращения колеса 4 в сторону, .соответетвующую подъему бурового инструмента.2. При устройстве по п. 1, с целью переключения зубчатой передачи 2, 2", 3 на то или иное направление вцащения, применение двух фрикционных муфт 8 и 9, управляемых электромагнитами 10 и 11, цепи которых замыка:отся и.размыкаются соответственно нагрузке электродвигателя контактным электрическим измерительным прибором.3. При устройстве по и. 2 применение в цепи обмотки каждого из электромагнитов 10 и 11 блокировочного выключателя, соответственно Ь, Ь или а,а, управляемого якорем другого электргмагнита, соответственно 11 или 10.4. При устройстве по пп. 2 и 3 применение в цепи обмотки каждого из элоктромагнитов 10 и 11 оконечного выключателя соответственно К, К или К, К, управляемого при продольным пере. мещении вала 18 укрепленным на нем упором, соответственно,п или, и.