Буровое устройство Советский патент 1987 года по МПК E21B19/86 

12 и 13 параллельно сообщелгы со сливной М 25, а дроссель 3 н Г подсоединены к каналу 11. Г выполнен в виде мотор-насоса 7, сообщенного через один из распределителей А с М 24, а через дроссель 3 с М 25. В результате подачи рабочей жидкости в П 14 и 28 долото 34 прижимается к забою. Возникающие при этом продольные ко«

лебания става 26 регулируются мотор1

Изобретение относится к горной .

промыщленности, в частности к устройствам для бурения пород с возможностью регулирования частоты вращения става в зависимости от его величины вибрации.

Целью изобретегшя является повышение надежности работы устройства при повыщении вибрации бурового става.

На чертеже показана гидравлическая схема бурового устройства.

Буровое устройство включает вращатель 1, следящий золотник 2, дроссель 3 и распределитель 4. Вращатель

1содержит приводной мотор 5, дифференциальный механизм с водилом 6, мотор-насос 7 зубчатые : Jconeca 8 и щпиндель 9, связанный с мотором 5 и мотор-насосом 7 При помощи зубчатых колес 8 и водила 6. Следяи1ий золотни

2имеет управляющую торцовую полость 10, входной канал 11, основной 12 и дополнительный 13 выходные каналы, подпорную торцовую полость 14, плунжер 15, поджатый пружиной 16 при помощи регулировочного винта 17. Дроссель 3 имеет вход 18 и выход 19. Для энергообеспечения бурового устройства имеется насос 20, распределитель 21, предохранительный клапан 22, регулятор 23, напорные магистрали 24 и сливные магистрали 25.

Регулируемая система бурового устройства включает буровой став 26, неподвижно связанный со шпинделем 9, и силовые гидроцилиндры 27 со штоками 28, поршневыми полостями 29 и што копыьш полостями 30. Силовые гидроцилиндры 27 механически связаны с вращателем 1.

насосом 7. Появляющаяся при вибрации динамическая составляющая в П 29 способствует перемещению плунжера 15, Т.обр., увеличивается пропускная способность золотника 2. При резком увеличении вибраций открывается канал 13, уменьщается частота вращения шпинделя 9 и осуществляется бурение без вибраций става 26. 1 з.п. ф-лы, I ил.

5

0

5

0

5

0

Управляющая торцовая полость 10 следящего золот гика 2 гидравлически связана с поршневой полостью 29 силового гидроцилиндра 27. Вход 18 дросселя 3, входной канал 11 следящего золотника 2, мотор-насос 7 и распределитель 4 соединены между собой об- ще;й магистралью 31. В следящем золот- нИке 2 выходные каналы 12 и 13 связаны со сливной магистралью 25, а подпорная торцовая полость 14 соединена с напорной магистралью 24. Полости 29 и 30 силовых гидроцилиндров 27 связаны с распределителем 21 гидромагистралями 32 и 33.

Устройство работает следующим образом.

Процесс бурения осуществляется ща- рошечным долотом 34, закрепленным на буровом ставе 26 и опира1ощимся на забой .

С пульта управления (не показан) включается вращатель I. Вращательное движение передается от мотора 5 через зубчатые колеса 8 и водило 6 на щпиу- Лель 9, вместе с которым вращается буровой став 26. После этого включается насос 20 и распределитель 21. Рабочая жидкость под давлением поступает на напорной магистрали 24 в под- г;орную торговую полость 14 следя{ его золотника 2 и по гидромагистрали 32 Е полости 28 силовых гидроцилиндров 27. Усилие, создаваемое рабочей жидкостью в полостях 28, передается через силовые гидроцилиндры 27 и вращатель I на буровой став 26 как осевая нах рузка. Таким образом, вращаю- П111йся буровой став 27 прижимает ща- рошечное долото 34 к забою.

В процессе взаимодеГ1ствия шарошечного долота 34 с забоем возникают продольные солебания бурового става 26, которые передлются по шпинделю 9 вращателю 1, штокам 28 силовых гидроцилиндров 27 на рабочую жидкост в полостях 29 и на все механизм бурового устройства.

Величина продольных колебаний бурового става 26 зависит от частоты вращения шарошечного долс1та 34, поэтому для управления колебаниями бурового става 26 регулируется частота его вращения при помощи мотор-насоса 7, который воспринимает реактивный момент при передаче крутящего момент от мотора 5 на зубчатые колеса 8, Под действием воспринимаемого реактивного момента насос 7 приводится в движение и нагнетает рабочую жидкость под давлением н магистрапь 31, При открытом Дросселе 3 через его вход 18 и выход 19 перетекает рабоча жидкость из магистр;1ли 31 на слив в магистраль 25, В этом случае мотор- насос 7 свободно вра 1 ается, за счет чего достигается минимальная частота вращения водила 6 а, соответстветпю и минимальная частота вращения шпинделя 9 с буровым ставом 26. По мере ограничения (например) пропускной способности дросселя 3 в магистрали 31 повьшшется давление, при этом уменьшается частота вращения насоса 7 и увеличивается частота вращения водила 6 и, соответственно, увеличивается частота вращения шпинделя 9, При закрытом дросселе 3 достигается максимальное торможение мотор-насоса 7 ,

Для дальнейшего увеличения частоты вращения бурового става 26 включается распределитель 4 и раС;(чая жидкость под давлением поступает из магистрали 24 в магистраль 31 и на мотор-насос 7, который при этом начина-ет работать в режиме мотора и увеличивает частоту вращения водила 6, а соответственно и бурового става 26. При этом частота вращения мотор-насоса 7 регулируется дросселем 3 за счет пропускания части рабочей жидкости из магистрали 31 в магистргшь 25.

Так происходит регулирование частоты ращеш1Я бурового става 26, пока не возникают вибрации.

При возникновении вибраций появляется динамическая составляющая дав

5

0

ления рабочей жидкости в полости 29 силового цилиндра 27. Соответственно , динамической составляющей давления в полости 29 возникает разность нагрузок на плунжер 15 со стороны управляющей торцовой полости IО и со стороны подпорой торцовой полости 14.

Под действием этой разности нагрузок происходит перемещение плунжера 15 и магистраль 31 автоматически соединяется через вход 1I и выход 12 следящего золотника 2 со сливной магистралью 25, С увеличением вибрации бурового става 26 увеличивается перемещение плунжера I5 и возрастает пропускная способность следящего зо- лотника 2 на выходе 12, увеличивается расход рабочей жидкости из магистрали 31 через следящий золотник 2 и, соответственно, уменьшаются частота вращения мотор-насоса 7 и частота вращения шпинделя 9,

При резком повышении уровня вибра- 5 ции бурового става 26 за пределы допустимых значений происходит перемещение плунжера I5 в крайнее положение в котором открывается выходной канал 13, В этом случае резко надает дав- 0 ление в магистрали 31 и уменьшается частота вращения шпинделя 9 до минимального значения, при котором гарантировано бурение без вибраций бурового става 26,

Чувствительность следящего золотника 2 устанавливается при помощи пружины 16 и регулировочного винта 17.

Давление в гидросистеме поддерживается автоматически предохранительным клапаном 22, который может управляться вручную дистанционно с использованием регулятора 23,

В процессе бурения, по мере продвижения бурового става 26, проис.хо- дит вытеснение рабочей жидкости из штоковых полостей 30 силовых гидроцилиндров 27 через магистраль 33 и распределитель 21 в сливную магистраль 25,

5

0

5

50

55

Формула изобретения

1, Буровое устройство, включающее силовой гидроцилиндр, вращатель с гидротормозом, гидравлически сообщенным с дросселем, следящий золотник с входным и выходным каналами, сообщенный с силовым гидроцилиндром управляющей торцовой полостью и подпорнсч

513430106

полостью, 11одс)единенной к напорнойл; следяшегп золоч-ника , причем дросмагистрали, сливную магистраль, сооб-скпь и гидротормоз подсоединены к

ценную с выходным каналом следящеговходному каналу следящего золотника, золотника, и гидрораспределители,

(Отличающееся тем, что, с , Устройство по п. 1 , о т л и целью повышения надежности работычающееся тем, что гидроторустройства при повышении вибрации бу-моз выполнен в виде мотор-насоса,

рового става, следящий золотник имеетсоо;)щенного через один из распределидополнительный выходной канал, кото- IQтелЕ1Й с HaiiopHofi магистралью, а черый сообщен со сливной магистральюрез дроссель - со сливной магистрапараллельно основному выходному кана-лью„

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить надежность устройства в работе при повышении вибрации бурового става 26. Устройство включает силовой гидроцилиндр 27, вращатель 1 с гидротормозом (Г), гидравлически сообщенные с дросселем 3. Следящий золотник 2 имеет входной 11 И выходные 12 и 13 каналы и сообщен с гидроцилиндром 27 торцовой полостью (П) 10, а подпорной П 14 - с напорной магистралью (М) 24. Каналы /3 12 S сл со 4 СО