Пылеулавливающая установка для буровых станков Советский патент 1984 года по МПК E21B21/07 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к установкам пылеулавливания буровых станков. Известны установки пылеулавливания для буковых станков, включающие пылеприемное устройство, пылеосадоч ные камеры, циклоны, тканевые фильт ры, элементы воздуховодов и вентиля тор, - побудитель тяги Cll. Недостатком указанных установок является низкая эффективность пылеулавливания, в частности циклонов и тканевых фильтров, из-за невозможности их оперативной настройки на оптимальный режим роботы при меняющихся условиях бурения разных по свойствам горных пород. Наиболее близкой к изобретению является пылеулавливающая уатан рвка для буровых станков-, ключающая пылеприемное устройство, соединенное непосредственно с обводным воздуховодом и через пылеосадительную камеру с циклоном, вентилятор, фильтр тонкой очистки с устройством регенера1 ии и обводной воздуховод1;2 Недостатками известной пылеулавливающей установки являются: размещение камеры фильтров в зоне всасывания вентилятора обуслав ливает необходимость применять филь ры завышенной производительности, поскольку они должны быть расчитаны на полную производительность вентилятора, в несколько раз превышающую производительность потока из сква. жины, равную производительности ком прессорной установки станка; . . наличие в установке дополнительного воздуховода с эжектором и реГУлятором расхода воздуха, размещен ным между входным окном вентилятора и камерой фильтров, осложняет условия отсоса шламовоздушного потока н участке от устья скважины до йылеосадительной камеры, п.оскольку на данном участке возможно получить лишь производительность потока, рав ную производительности компрессорно установки; отсутствиё регулировочных устройств, позволяющих при изменяющихся УСЛОВИЯХ бурения (например изменении .скорости бурения и, как след/ствие, изменении свойств и состава шламовоздушного потока из скважины) обеспечивать работу пылеуловительных узлов в расчетном оптимальном режиме, что приводит к работе установок- в целом с недопустимыми по санитарным нормам значениями пыли н вы)соде установки,. Целью изобретения является устра нение указанных недостатков и повышение эффективности пылеулавливания в меняющихся условиях проходки .скважины. Указанная цель достигается тем, что пылеулавливающая установка для буровых станков снабжена воздухораспределителем с диффузором и регулируюш ями заслонками, регуляторами, блоками сравнения, задатчиком частоты вращения вентилятора, датчикс1ми давления и влажности, при этом один из датчиков давления установлен -в пылеприемнике и подключен непосредственно к первому входу первого блока сравнения и через последовательно соединенные второй блок сравнения и первый, регулятор - к вентилятору, другой вход второго блока сравнения соединен с задатчиком частоты вращения вентилятора, а датчик влажности, установленный в пылеосадительной камере, соединен с вторым входом первого блока сравнения и с первьлм входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом второго регулятора, который кинематически соединен с регенератором фильТра тонкой очистки, вь1ход первого блока сравнения соединен с входом третьего регулятора, который кинемати.чески .соединен с регулирующими заслонками воздухораспреде.лителя, один из выходов которого соединен с фильтром .тонкой очистки, второй - с обводным воздуховодом, авход - с вентилятором. На фиг. 1 изображена предлагаемая установка; на фиг, 2 - вариант исполнения воздухораспределителя. Установка содержит пылеприемник 1, расположенный непосредственно усьтем скважины, осадительную камеру 2, циклоны 3, вентилятор 4, фильтр 5 тонкой очистки с устройством б регенерации. Между выходным окном вентилятора 4 и входным окном фильтра 5 тонкой очистки установлено воздухораспределитель ное устройство 7 типа крестовины с встроенными в отводах регулирующими заслонками 8. , в установке выполнен замкнутый контур посредством обводного воздуховода (байпаса 9, один конец которого соединен с нижним окном крестовины воздухораспределителя 7, а другой - с окном пылеприемника 1.Установка снабжена датчиком 10 влажности, расположенным в осадительной камере, и датчиками 11 и 12 давления, которые размещены у устья скважины и в фильтре 5 тонкой очистки. В установке, имеются блоки 13 и. 15 сравнения- -режима работы с соответствующими регулятором 14 регенерационных фильтров 5 и регулятором 16 заслонок воздухораспределителя 7. Установка имеет блок 17 сравнения сигнала от датчика 11 давления с зада- ваемым сигналом исс, разница которых ,и подается на вход регулятора 18 астоты вращения вентилятора 4 для регулирования его производительности. Выходным звеном предлагаемой . установки, пропускакяцим в атмосферу очищенный от пыли воздух, помимо фильтра 5 тонкой очистки является также диффузор 19, Пылеприемник 1 устанавливается в устья скважины 21 в месте выхода бурового снаряда 20 из скважины. Для пояснения действия установки на схеме фиг. 1 обозначены: q,; объемный расход и давление воздуха компрессора; q.|,, Р то же, на выходе из скважины; q , q , q , объ-емнь е расходы воздуха, соответст венно вентилятора, фильтра тонкой эчистки, диффузора и байпаса; Q,, объемы буровой мелочи соот ветственно осадительной камеры, цик на и фильтра тонкой ОУИСТКИ; UQ,, ,-% Uqq - электрические сигналы соОтветственно датчика давления, ра:спол женного у устья скважины, датчика влажности и датчика давления -фильтра тонкой очистки (О - частота вра ния вентилятора: U( - устанавливаемое начальное значение частоты вра щения вентилятора; л-U .; q ig - i.Q - а; fp - угол поворота заслонки воздухораспределителя ид .. Цд - соответственно напряжения на выходах блоков 13 и 15 сравнения На схеме фиг. 1 пневматические связи (трубопроводы и т.д.) пока-зан двойными линиями, электрические свя зи - сплошными одинарными линиями. Пунктирными линиями на схеме показаны механические связи регуляторов с исполнительными узлами и э 1ементами. Установкаработает следующим образом.. Воздушный поток производительностью q,; и давлением Р ,. создаваемый компрессорной установкой (не по казана) пневмотранспортной системы буровсЗго .станка и направленный по полой буровой штанге 20 в скважину 21, выносит продукты бурения-в пыле применик 1. Одновременно поток производительностью q , создаваемый вентилятором 4 и равный его производительности, под действием разрежения отсасывает не успевшие осесть продукты бурения из пылеприемника 1 и по пылепроводу направляет в первую ступень очистки - осадительную камеру 2. в камере 2 резко снижается скорость потока, вследствие . чего происходит гравитационное осаждение крупных частиц продуктов бурения. Дальнейшее отделение и улавливание пылевых частиц происходит во второй ступени очистки инерционных циклонах 3, Подвергнутый обеспыливанию воздушный поток qij, нагнетается в воздухораспределительное устройство 7, в котором разделяется на поток q, идущий в фильтры 5 тонкой очистки и после обеспыливания выбрасывающийся в атмо- сферу, и на поток производительностью q qj - qo -q ; ИДУШ(ИЙ через нижнее окно крестовины воз- духораспределительного устройства 7 и байпас 9 в боковое окно пылеприемника 1, где, смешиваясь с воздугчным потоком, поступающим из скважины, отсасывается в пылеулавливающие агрегаты первой и второй ступеней для пс5вторной очистки. Вариант возможного исполнения воздухораспределителя и соответствующих элементов показан на ф.иг. 2.. Данный узел может, быть представлен в виде устройства 7 типа крестовины со встроенными в отводах заслонками 8а,б,в, приводимыми в действие одним или несколькими электрорвигателями Д регулятора 16, работающего пр сигналам датчиков влажности 11 и i давления 10. Соединения воздуковода Э с нижним окном крестовины воздухораспределения 7 и окном пылеприемника могут быть выполнены в виде фланцевых соединений, как наиболее простых по исполнению. В предлагаемой установке производится автоматическое (с переключением при необходимости на ручной режим регулирования) управление заслонками 8 регулирующего устройства 7, устройством 6 регенерации фильтров тонкой очистки 5 и частотой Ulfe вращения вентилятора 4. Это необходимо по следующим причинам. Трудность ручного регулирования производительности воздушного потока в пылеуловителях объясняется непостоянным количеством воздушнопылевой смеси, поступающим из ствола скважины в аспирационную систему пылеулавливания. Требуемое {оптимальное) количество сжатого воздуха для удовлетворительной очистки скважины при ее бурении является величиной переменной и зависит от многих факторов: типа бурового инструмента, прочностных характеристик горных пород, степени и характера трещиноватости обуриваемого массива и др. Значения и характер изменения оптимальных величин требуемого количества сжатого воздуха для удовлетворительной очистки скважин даже при бурении сравнительно однородных по структуре пород (.сланец, алевролит изменяются случайно и в весьма широком пределе. Кроме вышеуказанного непостоянства требуемого количества воздуха, в практике бурения бывают случаи, когда вследствие значительной трещиноватости горных пород, подаваемый для очистки скважины воздух расходится по трещинам и лишь незначительная его часть поступает вмест с продуктами бурения в пылеприемное устройство. В -этом случае в воздуховоде между пылеприемником 1 и осадительной камерой 2 будет проходить воздушный поток, производительность которого может оказаться недостаточной для создания требуемой скорости потока для подъема крупных частиц, поступающих из сква жины. Произойдет закупорка пылеприемника. 1, т.е. возникает аварийный режим, приводящий к прекращению про цесса бурения. С другой стороны, сопротивление фильтров тонкой очистки даже при а;втоматизации процесса регенерации, .в процессе их работы будет изменять ся от минимального (при очищенных фильтрах после прекращения регенерации) до максимального значения (при засорении фильтров до допустимого предела, при котором должен включаться механизм регенерации). Следовательно, даже при нормальной jpa6oTe пневмосистемы поток воздуха, производительностью q , будет изменяться (увеличиваясь или уменьшаясь что также приведет к нарушению расчетного режима работы пылеуловителей 1-й и 2-й ступени, а также нар шению стабилизации процесса пневмотранспорта в воздуховоде от устья скважины. Чтобы исключить это, требуется автоматическое управление по током пооредством регулировочных заслонок 8 распределительного устройства 7. Диффузор 19 в установке предназначен для выброса воздушного потока Its 2 атмосферу в том случае, когда бурение скважин происходит в условиях пород водонасыщенных, В этом случае необходимость в фильтрах тонкой очистки ртпадает и они исключаются из рабочего цикла. Для цели автоматического управления переключением выхода воздушного потока q. в атмосферу через диффузор 19 предусмотрены регулировочные заслон ки 8 с автоматизированным приводом. Сигнал на переключение заслонок пос пает от датчика 10 влажности на вхо .анализатора 15 и далее - на регулятор 16, управляющий этими заслонками. При предельном значении влажнос ти, выше установленной нормы, заслонки 8 полностью отключают фильтры 5 тонкой очистки и воздух выбрасывается через диффузор 19 в атмосферу. При незначительной Сниже нормы) влажности регулирование положения заслонок осуществляется по сигналу отдатчика 11 давления воздуха,Такое регулирование обеспечивает промежуточное положение заслонок 8, когда часть воздуха проходит в фильтр 5 тонкой очистки, а другая его часть через байпас 9 возвращается |В пылеприемник 1. Регистрация Очистка) фильтров тонкой очистки (iaпpимep тканевых) осуществляется периодически с помощью автоматического включения привода исполнительных органов регенерации (например механизма встряхивания) , при достижении допустимого критического давления воздуха в фильтрах |(для тканевых фильтров 200 кг/Nf) . Сигнал на включение устройства 6 регенерации фильтров поступает от датчика 12 давления, расположенного в камере фильтров тонкой очистки. Этот сигнал подается на вход блока 13 сравнения и далее - на регулятор 14, приводящий в действие устройство 6 регенерации. При этом учитывается величина влажности потока из скважины, так как на вход блока 13 сравнения поступает также сигнал от датчика 10 влажности. При влажности выше предельного значения регулятор регенерации не-включается. Регулирование частоты вращения вентилятора 4 производится по сигналу от датчика 11 давления, располоЫсённого у устья скважины, в пыле- . приемнике 1 с помощью регулятора 18, при этой учитывается начальное значение частоты вращения, устанавливаемое оператором, по сигналу . При увеличении давления датчика 11 увеличивается частота а). вентилятора 4, а при уменьшении давления датчика 11 эта частота пропорционально уменьшается. Таким образом, при изменяющихся условиях бурения и свойствах воздушно-шламовой смеси, значение давления Р, у устья скважины поддерживается практически постоянным, чем достигается постоянный рабочий режим пылеулавливающей установки и предупреждаются выбросы в атмосферу пыли из пылеприемника через уплотнительные устройства и доугие элементы пылеулавливающей установки. При использовании пылеулавливающей установки на буровых станках аварийные простои и непроизводительные затраты времени на обслуживание и ремонт снижаются по сравнению с действующими установками в 3-4 раза, увеличивается эффект11вность и долговечность фильтров тонкой очистки в 2-3 раза,улучшаются санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала буровых станков и трудящийся занятых на смежных ра- ботах ,

От вемтг/ лтора

Л подъемнони ycfnpoilcmyy

фиг 2

ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ БУРОВЫХ СТАНКОВ, включающая пылеприемноё устройство, соединенное непосредственно с обводньом воздуховодом и через пылеосэдительную камеру с циклоном, вентилятор, фильтр тонкой очистки с устройством регенерации и обводной воздуховод, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности пылеулавливания в меняющихся условиях проходки , установка снабжена воздухораспределителем с диффузором и регулирующими заслонками, регуляторами, блоками сравнения, задатчиком частоты вращения вентилятора, датчиками давления и влажности, при этом один из датчиков давления установлен в пылеприемнике и подключен непосредственно к первому входу первого блока сравнения и через последовательно соединенные второй блок сравнения и первый регулятор - к вентилятору, другой вход второго блока сравнения соединен с задатчиком частоты вращения вентилятора, а датчик влажности, установленный в пылеосадительной камере, .соединен с вторым входом первого блока Сравнения и с первым входом третьего блока сравнения, выход которого сое(Л динен с входом второго регулятора, который кинематически соединен с регенератором фильтра тонкой очистки, выход первого блока сравнения соединен с входом третьего регулятора, который кинематически соединен с регулирующими заслонками возду; хораспределителя,. один из выходов которого соединен с фильтром тонкой очистки, второй - с обводньнл 05 воздуховодом, а вход - с вентилятором . 00 сд со со