Устройство управления бурильной машиной Советский патент 1984 года по МПК E21B45/00 

«ik

00 Од Изобретение относится к устройствам управления бурильными установками Известно устройство управления бурильной машиной, содержащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, ёоединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, и датчики крайних положений перфоратора lj Это устройство выполняет автоматический режим бурения, но не обеспечивает предохранения бурового инструмента от заклинивания при бурении трещиноватых пород. Известно также устройство, содер жащее привод вращения бурового инстру мента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, датчики крайних положений перфоратора и предохра нительный узел, выполненный в виде последовательно соединенных между собой датчика скорости вращения и.ре ле скорости вращения, подключенного к коммутирующим элементам НЕ и ИЛИ, причем входы блока контроля с сорости вращения соединены с приводом вращения бурового инструмента и блоком управления, а выходы - с блоком рас.пределителей включения приводов перфоратора zl . Однако устройство.ввиду применени датчика скорости вращения бурового и струмента, кинематически связанного приводом вращения последнего и соеди ненного с реле скорости, требует спе даальной конструкции перфоратора, чт вызвано необходимостью передачи вращения от привода вращения на датчик скорости. Это усложняет устройство в целом и снижает его эксплуатационную надежность, так как перфоратор являет ся при бурении источником значитель ных динамических и вибрационных нагрузок на все элементы, кинематически связанные с перфо затором.. Цель изобретения - увеличение надежности устройства управления буриль ной машиной. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления бурильной машиной, содержащем привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенньй с блоком распределителей включения приводом перфоратора, датчики крайних положений перфора тора и предохранительный узел от заклинивания бурового инструмента при бурении трещиноватых пород, предохранительный узел выполнен в виде последовательно соединенных коммутирующей элемента ИЛИ, переключателя и датчика расхода сжатого воздуха, установленного в магистрали привода вращения бурового инструмента, при этом выход переключателя соединен с блоком распределителей. На чертеже приведена схема устройства управления бурильной машиной. Устройство состоит из перфоратора 1 с приводом вращения бурового инструмента, блока 2 управления, соединенного с блоком 3 распределителей вкпкпения приводов перфоратора, в котором размещены распределители включения ударника перфоратора 4, привода вращения бурового инструмента (вращателя) 5, прямой подачи 6, распределителя 7 реверса подачи, промывки 8, продувки 9, датчиков 10 и 11 крайних положений перфоратора на податчике, предохранительного устройства 12, включающего в себя устройство 13, создающее . пер епад давления при расходе сжатого воздуха в магистрали привода вращения бурового инструмента, и устр-ойства 14, воспринимающего этот перепад давлений и производящего переключения в цепи сигнальных линий от , блока упра йления к распределителям включения приводов перфоратора. Для i (соединения устройства 14 ,с распределителем 7 реверса служит коммутирующий элемент ИЛИ 15. Устройство 14 представляет собой подпружиненный пружиной 16 пневмораспределитель с двумя камерами 17 и 18 управления, соединенными с устройством 13. Устройство управления бурильной машиной работает следугацим образом. Во время бурения блок управления вьщает сигнал X, поступающий в камеры управления распределителей включения ударника перфоратора 4, вращателя бурового инструмента 5, промывки 8, и сигнал W, поступающий на вход пневмораспределителя 14. Один выход . пневмораспределителя 14 соединен с камерой управления распределителя 6 прямой подачи, а другой через коммутирующий элемент ИЛИ 15 - с камерой управления распределителя 7 -реверса подачи. Включенный распределитель 5 враателя бурового инструмента подат сжатый воздух во вращатель перфоратора 1 с расходом Q, который, проходя через устройство 13 для.созд ния перепада давления, вьщает сигнал и и V в камеры 18 и 17 управлени пневмораспределителя 14. При этом, .если бурение происходит без заклинивания бурового инструмента в шпуре, т.е. при нормальной скорости вращения бурового инструмента, значение сигнала U превьшает значение сигнала V и пневмораспределитель14 включен в положение, при котором сигнал W через указанный пневмораспределитель поступает в камеру управления распределителя 6 включения прямой пода чи (сигнал W). По окончании бурения шпура датчик 10 вьщает сигнал t на блок 2 управл ния, который снимает сигналы X и W, что приводит к отключению распредели телей ударника перфоратора 4, вращателя бурового инструмента 5, промывки 8 и,, соответственно, прямой подач 6, и.подает сигнал Y на блок 3, что приводит к .включению распределителя 9 продувки, и сигнал Z, пройдя через элемент ИЛИ 15,включает распределите 7 реверса (сигнал S). При возврате перфоратора 1 в исходное положение датчик 11 выдает сигнал г на блок 2 управления, который, в свою очередь, снимает сигналы Y и Z, что приводит к выключению устройства. При этом величины указанных сигна лов, за исключением сигнала V, равны величине сетевого давлениясжатого воздуха р. При падении при бурениишпура бур вого инструмента в трещину скорость вращения последнего резко снижается. что приводит к подпору сжатого воз духа в магистрали привода вращателя бурового.инстру мента, т.е. к резкому понижению расхода сжатого воздуха в этой магистрали до значения Qg (аварийный) . При величине расхода Q разница величин сигналов U и V уменьшается до величины, при которой пружина 16 пневмораспределителя 14 переключает последний в положение, при котором сигнал W через указанный пневмораспр делитель (сигнси Wj) и через элемент ИЛИ 15 (сигнал S) включает распределитель V реверса подачи,, а сигнал W -из камеры управления распределителя. 6 прямой подачи через пневмораспределител. 14 стравливается в ат мосферу. Это пpивoдиt к реверсированию перфоратора. После освобождения бурового инструмента-скорость вращения последнего, а следовательно, и расход сжатого воздуха в магистралр привода вращения восстанавливаются, при этом восстанавливается и разность величин сигналов U и V, при этом разность усилий, создаваемых камерами 17 и 18 управления, превышает усилие пружины 16 и пневмораспределитель 14 устанавливается в положение, соответствующее нормальному-режиму бурения . Предлагаемое устройство можно реализовать для управления бурильными машинами бурильных установок типа УБШ с описанным алгоритмом работы И применением в качестве предохранительного от заклинивания бурового инструмента устройства, представляющего собой датчик контроля расхода, параметры которого подбираются таким образом, чтобы он срабатывал в аварийной ситуации, при снижении расхода сжатого воздуха в магистрали привода вращателя до критического значения, соответствующего определенной критической скорости вращения бурового инструмента. Такими параметрами могут.быть сечение дроссельного отверстия и величина усилия пружины пневмораспределителя . Так как привод вращателя перфоратора обычно представляет собой пневмоили гидродвигатель, который при определенцом расходе рабочей жидкости обеспечивает вполне определенную и соответствующую этому расходу скорость вращения, то, следовательно, при создании сопротивления вращению расход этот будет снижаться (внутренние утечки двигателя значительного влияния на это не оказывают). Например, для вращателя бурильной головки установок типа УБШ в нормальном режиме бурения при скорости вращения около 200 об/мин необходим расход сжатого воздуха Q-6 м/мин. При принудительном торможении вращателя до его полной остановки внутренние утечки составляют примерно 0,05 . Таким образом, настроив датчик контроля расхода на срабатывание при расходе сжатого воздуха в магистрали привода вращателя на критический расход (аварийная ситуация), например, 0,3 , можно

обеспечить срабатывание блокировки при уменьшении скорости вращения до 10-15 об/мин и т.д.

Преимущество изобретения заключается в том, что датчик расхода предохранительного устройства может быть установлен на пневматической магистрали непосредственно за распределителем включения привода вращателя, благодаря этому устройство не подвержено воздействию динамических и вибрационных нагрузок, которым подвергаются устройства, механически связанные с перфоратором. Предлагаемое устройство более доступнодля регулирования, так как располагается непосредственно у пуллзта управления бурением, а не на податчике. Упрощается также и коммутация устройства. Кроме того, в устройстве не требуется применение специальной конструкции перфоратора, предусматривающей кинематическое соединение с датчиком скорости . Все это приводит к повьипению надежности предлагаемого устройства управления бурильной машиной.

Однозначность аварийной ситуации (заклинивание бурового инструмента в шпуре) при косвенном методе контроля вращения подтверждается тем, что для пневмо- и гидродвигателей зависимость между скоростью вращения.и расходом рабочей жидкости через двигатель почти прямо пропорциональна.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, датчики крайних положений перфоратора и предохранительный узел от заклинивания бурового инструмента при бурении трещиноватых пород, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности, предохранительный узел выполнен в виде последовательно соединенных коммутирующего злемента ИЛИ, переключателя и датчика рас-, хода сжатого воздуха, установленного в магистрали привода вращения бурового инструмента, при этом выход переключателя соединен с блоком распредеg лителей.