СТАНОК ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21B3/00 E21B19/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения.

Известен станок шарошечного бурения, включающий мачту, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, буровую головку с буровым снарядом, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секцией подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчик осевого усилия, соединенный с гидроцилиндром привода подачи, датчик силы тока [1]
Недостатком известного устройства является то, что при бурении мягких и мелкодисперсных пород скорость бурения ограничена производительностью насоса маслостанции, работающего на операцию бурения. Для увеличения скорости бурения требуется ставить более мощные маслостанции, что в большинстве случаев оказывается экономически нецелесообразным и ведет также к увеличению веса станка.

Известен станок шарошечного бурения, включающий мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндра привода подачи с управляющими камерами подъема и спускания бурового снаряда, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секциями подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндром привода подачи и воздушной магистралью, датчики вибрации и силы тока [2]
При применении известного устройства предусмотрена возможность включения в ручном режиме при бурении мягких и сильно разрушенных пород секции спуско-подъемных операций для увеличения скорости подачи бурового снаряда.

Однако этой возможностью пользуются редко из-за высокой вероятности возникновения аварийной ситуации.

При включении в процессе бурения секции спуско-подъемных операций маслонасосной станции в ручном режиме машинист должен одновременно контролировать 4 параметра:
осевое усилие;
ток вращателя;
давление воздуха в воздушной магистрали;
вибрацию.

При достижении предельно допустимого значения любого из указанных параметров (это может произойти из-за повышения крепости пород, заклинивания бурового снаряда и зашламовывания долота, а также по ряду других причин) секция спуско-подъемных операций должна быть обязательно выключена. В противном случае может произойти аварийная ситуация.

Цель изобретения повышение производительности станка при бурении мягких и сильно разрушенных пород при одновременном повышении надежности бурения станком за счет обеспечения автоматического включения секции спуско-подъемных операций при значении осевого усилия ниже заданного минимального значения и выключения при превышении заданного максимального значения либо при превышении заданного значения одного из параметров: тока вращателя, давления воздуха и вибрации.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение устройства, на фиг 2-3 - алгоритм работы блоков при реализации устройства с применением ЭВМ.

Станок шарошечного бурения включает мачту 1, буровую головку 2 с буровым снарядом 3, канатно-полиспастную систему 4 с гидроцилиндрами 5 привода подачи, гидрораспределитель 6 гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема 7 и опускания 8 бурового снаряда, связанный воздушной магистралью 9 с буровым снарядом компрессор 10, сообщенную с гидроцилиндрами привода канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию 11 с секциями 12, 13 подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики 14, 15 осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндрами привода подачи 5 и воздушной магистралью 9, датчики 16, 17 вибрации и силы тока. Станок снабжен блоками сравнения 18, 19 с задатчиками 20, 21 максимального и минимального осевого усилия и блоком 22 управления. Первые входы 23, 24 блоков сравнения максимального и минимального осевого усилия подключены к датчику 14 осевого усилия, вторые к соответствующим задатчикам, входы 26, 27 блока 22 управления соединены соответственно с блоком 19 сравнения минимального осевого усилия и через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком 18 сравнения максимального осевого усилия, а выход 29 блока управления 22 соединен через первый логический блок 46 "ИЛИ" с секцией 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11.

Станок шарошечного бурения снабжен блоком 30 сравнения силы тока с задатчиком 31, соединенным через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком 22 управления и блоком 32 сравнения давления воздуха с задатчиком 33, соединенным соответственно через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком управления 22.

Блок 34 сравнения вибрации с задатчиком 35 соединен через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком управления 22.

Станок снабжен также блоком 36 сравнения осевого усилия при подъеме бурового става с задатчиком 37, блоком 38 управления операцией быстрого подъема, логическим блоком 39 "И" третьим логическим блоком 40 "ИЛИ", причем блоки 30, 32 сравнения силы тока и давления воздуха подсоединены через третий логический блок 40 "ИЛИ" к первому входу 41 логического блока 39 "И", ко второму входу 42 которого через первый логический блок 43 "НЕ" подсоединен выход блока 36 сравнения осевого усилия при подъеме бурового става, а блок 38 управления операцией быстрого подъема соединен с выходом 44 логического блока 39 "И". Выход блока 38 управления операцией быстрого подъема соединен с управляющей камерой 7 подъема бурового става гидрораспределителя 6, со вторым входом 45 первого логического блока 46 "ИЛИ", выход которого 47 соединен с секцией 13 спуско-подъемных операций маслостанции 11 и через второй логический блок 48 "НЕ" с управляющей камерой опускания бурового става 8 гидрораспределителя 6.

Устройство может быть реализовано в виде отдельных блоков либо в составе микропроцессорной системы управления.

Устройство работает следующим образом.

При бурении мягких, а также мелкодисперсных разрушенных пород необходимый для бурения уровень осевого усилия может быть ниже заданного задатчиком 21 минимального осевого усилия. При этом на выходе блока 19 сравнения минимального осевого усилия появляется активный уровень, который поступает на вход 26 блока 22 управления, выход 29 которого соединен через первый логический блок 46 "ИЛИ" с секцией 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11, приводящее к увеличению скорости бурения. При этом происходит включение секции 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11. Блок 22 управления анализирует показания датчиков 14, 16, 15, 17 осевого усилия, вибрации, давления воздуха и силы тока. При превышении одним из параметров граничных уровней, задаваемых соответствующими задатчиками 20, 35, 33, 31, на одном из четырех входов второго логического блока 28 "ИЛИ" появляется активный уровень. Выход второго логического блока 28 "ИЛИ" поступает на второй 27 вход блока 22 управления, активный выход которого 29 поступает на первый 49 вход первого логического блока 46 "ИЛИ".

При этом происходит выключение секции 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции. В случае превышения граничных уровней, задаваемых задатчиками давления воздуха или силы тока (зашламовывание долота или заклинивание бурового става), на выходах блоков сравнения 32 и 30 появляется активный уровень сигнала. С блоков сравнения 32 и 30 сигнал подается на входы третьего логического блока 40 "ИЛИ", выход которого соединен с первым входом 41 логического блока 39 "И".

Выход логического блока 39 "И" соединен с блоком 38 включения операции быстрого подъема. При этом выходной сигнал логического блока 38 "И" подается к управляющей камере подъема бурового става 7 гидрораспределителя 6, на вход второго логического блока 48 "НЕ", выход которого выключает управляющую камеру опускания бурового става 8 гидрораспределителя 6, и на второй вход 45 первого логического блока 46 "ИЛИ", выход которого 47 включает секцию 13 спуско-подъемных операций маслостанции 11.

При подъеме бурового става в случае превышения рабочим давлением в гидросистеме значения, задаваемого задатчиком 37 (прихват бурового става), на выходе блока сравнения 36 появляется активный уровень, который через первый логический блок 43 "НЕ" поступает на второй 42 вход логического блока 39 "И" и выключает операцию быстрого подъема. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит повысить скорость бурения на мягких и мелкодисперсных разрушенных породах, одновременно обеспечивая надежность бурения станком, не допуская аварийных ситуаций.

Использованная литература
1. Инструкция по эксплуатации станка СБШ-250 МНА-32.

2. Инструкция по эксплуатации станка СБШ-250-36.

Использование: изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. Сущность изобретения: станок шарошечного бурения включает мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндрами привода подачи. Гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи имеет управляющие камеры подъема и опускания бурового става. Компрессор связан воздушной магистралью с буровым снарядом. Маслонасосная станция сообщена с гидроцилиндрами привода канатно-полиспастной системы и имеет секции подачи бурового става и спуско-подъемных операций. Датчики осевого усилия и давления воздуха соединены соответственно с гидроцилиндрами привода подачи и воздушной магистралью. Имеются датчики вибрации и силы тока. Станок снабжен блоками сравнения с задатчиками максимального и минимального осевого усилия и блоком управления. Первые входы блоков сравнения максимального и минимального осевого усилия подключены к датчику осевого усилия, вторые - к соответствующим задатчикам, входы блока управления соединены соответственно с блоком сравнения минимального осевого усилия и через второй логический блок "ИЛИ" с блоком сравнения максимального осевого усилия, а выход блока управления соединен через первый логический блок "ИЛИ" с секцией спуско-подъемных операций маслонасосной станции. Станок шарошечного бурения снабжен также блоком сравнения силы тока с задатчиком, соединенным через второй логический блок "ИЛИ" с блоком управления и блоком сравнения давления воздуха с задатчиком, соединенным соответственно через второй логический блок "ИЛИ" с блоком управления. Блок сравнения вибрации с задатчиком соединен через второй логический блок "ИЛИ" с блоком управления. Станок имеет также блок сравнения осевого усилия при подъеме бурового става с задатчиком, блоком управления операцией быстрого подъема, логическим блоком "И", третьим логическим блоком "ИЛИ". Блоки сравнения силы тока и давления воздуха подсоединены через третий логический блок "ИЛИ" к первому входу логического блока "И", ко второму входу которого через первый логический блок "НЕ" подсоединен выход блока сравнения осевого усилия при подъеме бурового става. Блок управления операцией быстрого подъема соединен с выходом логического блока "И". Выход блока управления операцией быстрого подъема соединен с управляющей камерой подъема бурового става гидрораспределителя, со вторым входом первого логического блока "ИЛИ", выход которого соединен с секцией спуско-подъемных операций маслостанции и через второй логический блок "НЕ" с управляющей камерой опускания бурового става гидрораспределителя. Использование изобретения позволяет повысить производительность. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Станок шарошечного бурения, включающий мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и опускания бурового снаряда, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секциями подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндром привода подачи и воздушной магистралью, датчики вибрации и силы тока, отличающийся тем, что он снабжен блоками сравнения с задатчиками максимального и минимального осевых усилий и блоком управления, причем первые входы блоков сравнения максимального и минимального осевых усилий подключены к датчику осевого усилия, вторые к соответствующим задатчикам, входы блока управления соединены соответственно с блоком сравнения минимального осевого усилия и через второй логический блок ИЛИ с блоком сравнения максимального осевого усилия, а выход блока управления через первый вход первого логического элемента ИЛИ соединен с секцией спуско-подъемных операций маслонасосной станции. 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения силы тока с задатчиком, соединенным через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 3. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения давления воздуха с задатчиком, соединенным соответственно через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 4. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения вибрации с задатчиком, соединенным через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 5. Станок по пп. 1 3, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения осевого усилия при подъеме бурового става с задатчиком, блоком управления операцией быстрого подъема, логическим блоком И и третьим логическим блоком ИЛИ, причем блоки сравнения силы тока и давления воздуха подсоединены через третий логический блок ИЛИ к первому входу логического блока И, к второму входу которого через первый логический блок НЕ подсоединен блок сравнения осевого усилия при подъеме бурового става, блок управления операцией быстрого подъема соединен с выходом логического блока И и с управляющей камерой подъема бурового снаряда, через второй логический блок НЕ с управляющей камерой опускания бурового става гидрораспределителя и через второй вход первого логического блока ИЛИ соединен с секцией спускоподъемных операций маслонасосной станции.