Устройство для определения технического состояния шарошечного долота Российский патент 2017 года по МПК E21B12/00 G01M13/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных или разведочных буровых скважин на горных предприятиях, которые осуществляют разработку полезных ископаемых, и для предварительной оценки эксплуатационного ресурса шарошечного долота, работающего в конкретных горно-геологических условиях.

Известно устройство для раскрутки заклиненных подшипниковых узлов шарошечных долот, состоящее из опоры рабочего органа и размещенного на нем шарошечного долота, которое закрепляется зажимным устройством, нагружается и прижимается к секторам, деформируя упругие элементы. Вследствие вращения рабочего органа, сектора принудительно раскручивают шарошки относительно своей оси, при этом шарошки снаружи и внутри системой нагнетания омываются промывочной жидкостью [Авт.св. SU 1551799, 5 Е21В 12/06, опубл. 23.03.1990].

Однако у данного стенда нет возможности раскрутить одну из шарошек отдельно независимо от n числа других, подшипники не обкатываются на стенде для прирабатывания вращающихся частей перед бурением. Стенд имеет большую массу и нетранспортабелен.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является стенд для определения технического состояния шарошечных долот, состоящий из опоры рабочего органа и размещенного на нем шарошечного долота, которое закрепляется зажимным устройством, согласно техническому решению стенд дополнительно снабжен вибродатчиком, закрепленным на лапе шарошечного долота, кроме того, стенд снабжен подающим механизмом для взаимодействия каждой шарошки с колесом, расположенным на одном валу со стойками, регулирующими подачу колеса, при этом зажимное устройство выполнено в виде двух зажимов и винта [патент RU 119792 U1, 11.03.2012].

Недостатками данного устройства является отсутствие элементов, которые необходимы для точного определения технического состояния шарошечного долота.

Задачей изобретения является повышение точности определения технического состояния шарошечного долота.

Достигается это тем, что в устройстве для определения технического состояния шарошечного долота, содержащем раму с закрепленным на ней подающим механизмом вращательного органа с возможностью создания нагрузки на диагностируемую шарошку диском для вращения шарошки, электродвигатель и шкивы ступенчатого регулирования скорости, станину для установки на нее шарошечного долота с возможностью закрепления на его лапы вибродатчика, согласно изобретению устройство дополнительно снабжено съемным патроном для установки шарошечного долота с возможностью поворота вокруг своей оси, закрепленного на подвижной площадке с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с помощью рукояти, установленной на валу подающего червячного механизма и подвижной рамой, нагружаемой рукоятью, установленной на валу подающего механизма, частотным преобразователем плавного регулирования скорости электродвигателя и блоком обработки сигналов, расположенных на раме, взаимосвязанных с датчиком измерения скорости вращения шарошки и датчиком вибрации, дисковой площадкой с прорезью и оптическим датчиком измерения расстояния, при этом дисковая площадка выполнена с возможностью установки на вращающем органе и зафиксирована с помощью подающего механизма в вертикальной плоскости, а оптический датчик измерения расстояния установлен в прорези дисковой площадки с возможностью перемещения датчика вдоль прорези от края дисковой площадки до ее центра.

Подвижная площадка с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости позволяет диагностировать шарошечные долота различного диаметра.

Съемный патрон для закрепления в нем шарошечного долота с допустимостью поворота вокруг своей оси позволяет осуществить вращение шарошечного долота, что необходимо для подведения диагностируемой шарошки к датчику измерения скорости вращения шарошки.

Датчик измерения скорости позволяет фиксировать скорость вращения шарошки.

Частотный преобразователь плавного регулирования скорости позволяет уравнивать скорость вращения шарошек.

Блок обработки сигналов позволяет фиксировать данные вибродатчика и датчика измерения скорости.

Оптический датчик измеряет расстояние от шарошки до контрольной плоскости, на которой он установлен.

Дисковая площадка с прорезью дает возможность устанавливать на нее оптический датчик измерения расстояния. Прорезь на диске позволяет перемещать датчик от края диска до его центра. Установка дисковой площадки на вращающем органе и ее фиксации с помощью подающего механизма в вертикальной плоскости позволяет устанавливать оптический датчик над шарошками, не меняя положения шарошечного долота.

Изобретение иллюстрируется фиг. 1 и 2, где: 1 - патрон, 2 - подвижная рама с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, 3 - станина, 4 - рукоять, связанная с червячным подающим механизмом, 5 - шарошечное долото, 6 - диск для вращения шарошки, 7 - электродвигатель, 8 - вращающий орган, 9 - шкивы ступенчатого регулирования скорости, 10 - частотный преобразователь плавного регулирования скорости, 11 - подающий механизм, 12 - нагружаемая рукоять, 13 - вибродатчик, 14 - датчик измерения скорости вращения шарошки, 15 - блок обработки сигналов, дисковая площадка 16 с прорезью для установки оптического датчика 17 измерения расстояния.

Устройство работает следующим образом.

Перед эксплуатацией шарошечное долото устанавливают в патрон 1 и производят этап визуального осмотра, после чего производят подготовку для этапа диагностики. С помощью подвижной площадки 2, расположенной на станине 3, и рукояти 4, связанной с червячным механизмом подачи, шарошечное долото 5 выставляют таким образом, чтобы шарошка, подшипниковый узел которой диагностируется, находился под резиновым ободком диска для вращения шарошки 6. Вращение шарошки осуществляется путем передачи крутящего момента от вала электродвигателя 7 вращающемуся органу 8. Ступенчатое регулирование скорости осуществляется за счет разных диаметров шкивов 9, а плавное частотным преобразователем 10. С помощью подающего механизма 11 создают нагрузку на диагностируемую шарошку путем увеличения сменных грузов на конце рукояти 12. На лапу шарошечного долота устанавливается вибродатчик 13, а напротив диагностируемой шарошки на штативе устанавливают датчик измерения скорости вращения 14 шарошки, которые визуализируются с помощью блока обработки сигналов 15. С помощью патрона 1 с возможностью поворота вокруг своей оси шарошечное долото поворачивают и снимают показания с других лап шарошечного долота. Анализ полученных величин характеризует состояние подшипниковых узлов, что позволяет дать техническую оценку состояния шарошечного долота.

После вибродиагностики шарошечного долота производят определения разновысотности положения шарошек на лапах. Снимают диск для вращения шарошки 6 и устанавливают дисковую площадку 16. Шарошечное долото 5 устанавливают таким образом, чтобы центр дисковой площадки совпадал с осью шарошечного долота 5. Дисковую площадку фиксируют с помощью подающего механизма 11 в вертикальной плоскости, обеспечивая тем самым контрольную плоскость измерения. На дисковую площадку 16 устанавливают оптический датчик измерения расстояния 17, обеспечивая попадания лазерного луча на ближайшую точку шарошки через прорезь в дисковой площадке. Измерив расстояния от контрольной точки до шарошки, поворачивают вращающий орган 8 вместе с дисковой площадкой 16, не меняя положения оптического датчика 17 до тех пор, пока лазерный луч не попадет на ближайшую точку на поверхности другой шарошки. Таким же образом измеряется расстояние с последней шарошки. Данные, полученные в процессе измерения расстояния, позволяют определить разновысотность положения шарошек на лапах и, следовательно, выявить наиболее нагружаемую подшипниковую опору в процессе эксплуатации.

Если полученные показания в процессе вибродиагностики и определения разновысотности положения шарошек одинаковы или близки, то делается вывод, что шарошечное долото хорошо сбалансировано и оно может эксплуатироваться.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения более точных данных о техническом состоянии шарошечного долота, что в свою очередь дает возможность судить о его стойкости, подбору оптимальных режимов бурения и горногеологических условий.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных или разведочных буровых скважин на горных предприятиях. Устройство для определения технического состояния шарошечного долота содержит раму с закрепленным на ней подающим механизмом вращательного органа с возможностью создания нагрузки на диагностируемую шарошку диском для вращения шарошки, электродвигатель и шкивы ступенчатого регулирования скорости, станину для установки на нее шарошечного долота с возможностью закрепления на его лапы вибродатчика. Устройство дополнительно снабжено съемным патроном для установки шарошечного долота с возможностью поворота вокруг своей оси, закрепленного на подвижной площадке с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с помощью рукояти, установленной на валу подающего червячного механизма и подвижной раме, нагружаемой рукоятью, установленной на валу подающего механизма, частотным преобразователем плавного регулирования скорости электродвигателя и блоком обработки сигналов, расположенных на раме, взаимосвязанным с датчиком измерения скорости вращения шарошки и датчиком вибрации, дисковой площадкой с прорезью и оптическим датчиком измерения расстояния высокой точности. Дисковая площадка выполнена с возможностью установки на вращающем органе и зафиксирована с помощью подающего механизма в вертикальной плоскости, а оптический датчик измерения расстояния установлен в прорези дисковой площадки с возможностью перемещения датчика вдоль прорези от края дисковой площадки до ее центра. Технический результат заключается в повышении точности определения технического состоянии шарошечного долота. 2 ил.

Устройство для определения технического состояния шарошечного долота, содержащее раму с закрепленным на ней подающим механизмом вращательного органа с возможностью создания нагрузки на диагностируемую шарошку диском для вращения шарошки, электродвигатель и шкивы ступенчатого регулирования скорости, станину для установки на нее шарошечного долота с возможностью закрепления на его лапы вибродатчика, отличающееся тем, что дополнительно снабжено съемным патроном для установки шарошечного долота с возможностью поворота вокруг своей оси, закрепленного на подвижной площадке с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с помощью рукояти, установленной на валу подающего червячного механизма и подвижной раме, нагружаемой рукоятью, установленной на валу подающего механизма, частотным преобразователем плавного регулирования скорости электродвигателя и блоком обработки сигналов, расположенных на раме, взаимосвязанным с датчиком измерения скорости вращения шарошки и датчиком вибрации, дисковой площадкой с прорезью и оптическим датчиком измерения расстояния высокой точности, при этом дисковая площадка выполнена с возможностью установки на вращающем органе и зафиксирована с помощью подающего механизма в вертикальной плоскости, а оптический датчик измерения расстояния установлен в прорези дисковой площадки с возможностью перемещения датчика вдоль прорези от края дисковой площадки до ее центра.