Бурильная машина Советский патент 1984 года по МПК E21B3/00 E21B7/08 E21B44/00 

Изобретение относится к горной промьпиленности, в чгзстности к устройствам для вращательного бурения скважин. Известна бурильная , включающая щниилель с режущим инструментом гидродвйгатели подачи и вращения IHIIHHделя, параллельно гюдключенные к напорной магистрали, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и подающий механизм, выгюлненный в виде приводных, опорных и натяжных звездочек, из которых одна натяжная и одна приводная звездочки установлены на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинемати чески связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 1 . Недостатком бурильной мащины является то, что вследствие значительной на(рузки на тяговые ветви гибкого элемента уменьщается надежность работы механизма подачи, что затрудняет использование мащины для производства криволинейных скважин. Наиболее близким техническим peiueнием к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бурильная машина, включающая щпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной магистрали гидродвигатели подачи н врап1ения щпинделя, в сливной магистрали которых установлен блок управления в виде регулируемых дросселей, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка подающего механизма кинематически ,связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 2J. Недостатком известной бурильной мащимы является то, что несмотря на относительно больщие развиваемые усилия подачи, вследствие отсутствия согласования направления подачи с числом оборотов в единицу времени, в бурильной мащине невозможны операции по эффективному производству криволинейных скважин. Целью изобретения является изменение кривизны скважины за счет варьирования линейной скорости относительно угловой скорости режун его ниструмента. Эта цель дожигается тем, что, бурильная машина, вк.1ЮЧглонхая гнпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной магистрали гидродвигатели по.аачп и вран1ения шпинделя, в сливной м;)П1.-трлли KOTopi.ix установлен блок управления 1 виде регулируемых дросселей, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и гюдающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка подаюп1его механизма кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечными гибким элементом, снабжена дополнительным блоком управления в виде взаимодействующих профильного кулачка и золотника, который параллельно подсоединен к сливной магистрали гидродвигателя подачи, а кулачок закреплен на щпинделе, причем режущий инструмент выполнен в виде дифференциального резца. На чертеже показана принципиальная схема бурильной машины. Бурильная машина содержит гидродвигатели вращения 1 и подачи 2 щпинделя постоянной производительЕюсти, которые подключены к напорной гидролинии 3 насоса маслостанции (не показан) параллельно, в сливной линии которых включен блок управления в виде регулируемых дросселей 4 и 5, установленнь1х на расчетные расходы в зависимости от зада 1ного режима работы машины, а также доиолнительны блок 6 управления, выполненный в виде параллельно подключенного к дросселю 5 золотника 7 и профильного кулачка 8, непосредственно связанных между собой, при этом кулачок установлен на пJrп ндeлe 9, а в качестве режущего инструмента применен дифференциальный резец 10. Выходной вал гидродвигателя 1 врапрения шпинделя посредством зубчатой передачи (шестерни 11 и 12) связан со шпинделем 9 и с режущим инструментом 10 и одновременно через коническую пару (inecTepни 13 и 14) и приводную звездочку 15 - с бесконечным гибким элементом 16 подающего механизма 17. .Подающий механизм 17 представляет собой дифференциально-полиснастную передачу, выполненную в виде приводных, onopHbix и натяжных звездочек, из которых две натяжные (звездочки 18 и 19) и опорная 20 с приводной 21 звездочкой установлены на неподвижных направляюншх 22, жестко связанных с корпусом или манипулятором мащины, а приводная 15 и опорная 23 звездочки -- на карегке 24, имеющей возможность продолыкио перемещения относительно неподвижных направляющих 22. Выходной вал гидр()дви1;гге.1я 2 нодачи шпинделя через зубчагун) передачу (niecтерни 25 и 26) и звездочку 21 с.чязан с бесконечным гибким .(ui U) |1()дающе(С) механизма 17. Бурильная машина работает следующим образом. При включении бурильной машины рабочая жидкость одновременно подается к гидродвигателям вращения 1 и подачи 2 шпинделя из напорной гидролинии 3 насоса маслостанции (не показан) и далее идет на слив через соответствующие дроссели 4 и 5 и золотник 7. Если кулачок 8 находится в таком положении, что золотник 7 открыт, то выходные валы гидродвигателей вращения и подачи шпинделя начинают вращаться. Выходной вал гидродвигателя I вращения щпинделя 9 с режущим дифференциальным резцом 10 передает крутящий момент через шестерни 11 и 12 шпинделю с режущим инструментом и одновременно через коническую пару (щестерни 13 и 14) и звездочку 15 - бесконечному гибкому элементу 16 подающего механизма 17. Бесконечный гибкий элемент 16, вращаясь, приводит во вращение звездочки 15, 18-21 и 23, причем звездочки 18- 21 установлены на подвижных направляющих 22, а последняя 23, как и первая 15- на подвижной каретке 24 подающего механизма 17. .С выходного вала гидродвигателя 2 подачи щпинделя передача крутящего момента бесконечному гибкому элементу 16 подающего механизма 17 осуществляется через зубчатую пару (шестерни 25 и 26) и звездочку 21, причем последняя вращается в противоположную сторону вращения звездочки 15 вращателя с меньщей скоростью, в результате чего каретка 24 подающего механизма 17 подается вперед на забой. В процессе работы бурильной машины кулачок 8, вращаясь с такой же частотой, что и шпиндель 9, воздействует на золотник 7, который в свою очередь, воздействуя на гидродвигатель 2 подачи шпи Fдeля, осуществляет колебание скорости подачи с частотой, равной частоте вращения дифференциального резца 10. Но так как особенностью работы дифференщ{альн6го резца является свойство смещения его геометрической оси относительно оси скважины при изменении удельной подачи, то за счет изменения удельной подачи в заданных пределах возможно варьирование траектории движения резца. Регулируемый дроссель 4 предназначен для отвода режущего инструмента от обур иваемого забоя, поэтому при выполнении операции направленного бурения он полностью открыт. Регулируемый дроссель 5 является задатчиком режима бурения, поэтому исходя из физико-механических свойств горных пород и необходимой кривизны скважины, его используют как при предварительной настройки, так и для ручной коррекции в процессе работы машины. Так, например, при закрывании дросселя 5 или золотника сливной гидролинии гидродвигателя 2 подачи шпинделя возрастает давление, в результате чего обороты его падают. Падают они и у звездочки 21, одновременно с этим обороты гидродвигателя 1 вращения шпинделя несколько возрастают, так как гидродвигатели вращения 1 и подачи 2 шпинделя подсоединены параллельно, возрастают обороты и у звездочки 15. Поскольку скорость линейного перемещения подвижной каретки 24 подающего механизма 17 определяется разностью линейных скоростей приводных звездочек 15 и 21, то в этом случае скорость подачи шпинделя на оборот (или удельная подача) увеличивается. При использовании преллпгаемого изооретения наряду ; 1И):-,-,:ожностью производства криволинейных скважин за счет взаимосвязи частоты врищеиия с подачей режущего инструмента происходит процесс оптимизации режима бурения, уменьц ается его энергоемкость.

БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая шпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной магистрали гидродвигагели подачи и вращения шпинделя, в сливной магистрали которых установлен блок управления в виде регулируемых дросселей, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на .неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка подающего механизма кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, отличающаяся тем, что. с целью изменения кривизны скважины за счет варьирования линейной скорости относительно угловой скорости режущего инструмента, она снабжена дополнительным блоком управления в виде взаимо- „ ZteftcTByioiUHx профиль.чого кулачка и зо- § лотника, который параллельно подсоединен (/ к сливной магистрали гидродвигателя подачи, а кулачок закреплен на шпинделе, приС чем режущий инструмент выполнен в виде дифференциального резца. J-,