Автоматический регулятор усилия подачи бурового снаряда Советский патент 1983 года по МПК E21B45/00 

4 4

00 .Изобретение относится к средствам автоматического управления процессом бурения, в частности к регуляторам усилия подачи бурового снаряда геологоразведочного алмазного бурения. Известен ряд автоматических регуляторов процесса бурения, имеющих функциональные преобразователи, позроляющие автоматически регулировать параметры управляющего воздействия с уметом ранее установленного характера зависимости этих параметров от производительности и ст имости . Однако широкое распространение известных регуляторов сопряжено с трудностями из-за сложности устройства, тяжелых условий эксплуатации: и малоквалифицированного техничес.кого обслуживания. Известны ограничители расхода, обеспечивающие автоматическое регулирование расхода жидкости, принцип действия которых заключается в пере крытии выходных каналов в зависимос от изменения потока жидкости С2 J. Однако такие ограничители рассчитываются на какую-либо одну величину расхода, с целью регулирования осевой нагрузки, при разведочном бурении с широким диапазоном изменения регулируемого параметра, что не удовлетворяет требованиям эксплуатации. Наиболее близким к предлагаемому является регулятор скорости подачи установки, содержащий корпус с кана лами для рабочего реагента, преобразователь скорости бурения с настроечным вентилем и исполнительный орган осевой нагрузки дроссельного типа, при этом преобразователь скорости бурения выполнен в виде подпружиненной плунжерной пары. Величина подачи рабочего реагента регулируется с помощью запорного элемен та, перекрывающего боковой канал. При встрече более мягкой породы уве личивается поток жидкости из нижних полостей гидроцилиндров подачи и давление вкамерах выше вентиля воз растает. Поршень, сжимая пружину, увлекает запорный элемент дросселя и уменьшает площадь сечения бокового выпускного отверстия. Противодав ление масла в нижних полостях гидроцилиндров возрастает, что приводи к снижению осевой нагрузки. При 3 встрече более твердых пород происходит обратное, т.е. осевая нагрузка увеличивается ГЗ 3. Недостатком известного устройства является то, что оно устойчиво работает только на чистом масле, при наличии же примесей и попадании их в плунжерную пару поршня сильно увеличивается трение и точность регулирования резко падает. Количество управления на различных скоростях алмазного бурения существенно зависит от линейности характеристики пружины. При работе она находится в постоянно сжатом состоянии и должна обладать одинаковой жесткостью в различных точках характеристики с отношением величины максимального хода к минимальному не менее 8. Все это осложняет применение пружины. Цель изобретения - повышение надежности и качества функционирования авторегулятора усилия подачи при разведочном бурении на загрязненном реагенте. Поставленная цель достигается тем, ч го в автоматическом регуляторе усилия подачи бурового снаряда, содержащем корпус с каналами-для рабочего реагента, преобразователь скорости бурения с настроечным элементом, исполнительный орган осевой нагрузки дроссельного типа с перекрывающим элементом, перекрывающий элемент исполнительного органа жестко соединен с настроечным элементом преобразователя скорости буренияНа фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - включение устройства в систему. . Устройство состоит из корпуса 1 с каналами 2 для рабочего реагента, преобразователяскорости бурения, состоящего из дросселя 3, силъфона k и настроечного элемента 5, исполнительного органа осевой нагрузки дроссельного типа с перекрывающим элементом 6 и выходным каналом 7. Перекрывающий, элемент 6 исполнительного органа жестко сочленен с ПОМОЩЬЮ винта 8 с настроечным элементом 5 таким образом, что при вращении вентиля 9 благодаря шлицевому соединению с настроечным элементом 5 они перемещаются вертикально вверх или вниз вдоль резьбы в корпусе дро селя 3. Длина сочленения перекрывающего элемента 6 с настроечным элементом 5 выбрана таким образом, чтобы выполнялась зависимость (L-LQ)K С ,где L - искомая длийа сочленения, когда канал 6 закрыт, а канал в дрос селе 3 открыт; L - 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 fnrtx зибольший размер частиц примеси,загрязняющей масло. Таким образом, при правильно выбранной длине сочленения и при полностью закрытом выходном канале 6 доступ загрязненногр реаген та во внутреннюю полость сильфона открыт и на него не действует никакое усилие. Авторегулятор 10 монтируется в линию, -соединяющую нижние полости гидроцилиндров 11 подачи бурового станка с блоком 12 гидроуправления. Гидросхема станка с авторегулятором работает следующим образом. После завершения спуско-подъемных 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 вращение бурового снаряда и по прибору определяют его вес по величине давления масла в нижних полостя гидроцилиндров подачи. Поскольку внутренняя полость сильфона остается открытой, то на него не дейст ет никакое усилие. Если вес снаряд больше требуемой осевой нагрузки, то, Медленно поворачивая вентиль против часовой стрелки, увеличиваю площадь сечения выходного клапана до установления требуемой осевой нагрузки. Масло, вытекающее из-ниж них полостей гидроцилиндров подачи создает небольшой перепад давления на дросселе 3 преобразователя скорости, который сжимает сильфон до рабочей точки. Если вес снаряда не большой, то после взвешивания его ло насосом подают в верхнюю полост и дросселем 15 гидроуправления уве личивают давление в гидросистеме до значения веса снаряда, на 500-800 кгс выше требуемой осевой нагрузки, а затем, поворачивая вентиль 9 против часовой стрелкиi 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 гидроцилиндров подачи, что создает повышенный перепад давления на дросселе 3 преобразователя скорости бурения, сильфон , сжимаясь, опускает перекрывающий элемент 6 и площадь сечения на выходном канале уменьшается, В результате этого резко увеличивается противодавление в нижних полостях гидроцилиндров подачи и осевая нагрузка снижается. При встрече более твердой породы разрушающая способность коронки уменьшается, скорость бурения падает и уменьшается поток масла из нижних полостей гидроцилиндров подачи, В результате этого давление на дросселе преобразователя скорости убывает, Сильфон k, разжимаясь, увеличивает площадь сечения 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 перехват снаряда путем подачи масла в нижние полости гидроцилиндров подачи. Чтобы не изменять настройку регулятора при перехвате, в корпусе имеются перепускные клапаны 16, которые открываются при закачке масла в гидроцилиндры подачи. Таким образом, предлагаемое уст- ройство позволяет автоматически управлять .усилием подачи бурового снаряда в зависимости от изменения физико-механических свойств буримых пород с возможностью комплексной настройки преобразователя скорости и исполнительного органа. При этом качество функционирования не зависит от степени загрязнения масла. Срок службы устройства увеличивается вследствие разгрузки преобразователя от статического давления.Устройство эксплуатируется без перестройки его при перехвате бурового снаряда.

фиг.З

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР УСИЛИЯ ПОДАЧИ БУРОВОГО СНАРЯДА, со-держащий корпус с каналами для рабочего реагента, преобразователь скорости бурения с настроечным элементом, исполнительный орган осевой нагрузки дроссельного типа с перекрывающим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и качества функционирования на загрязненном реагенте, перекрывающий элемент исполнительного органа жестко соединен с настроечным элементом преобразователя скорости бурения. (П