Бурильная машина Советский патент 1988 года по МПК E21B3/00 E21B44/06 

шпинделя 2, напорные 4 и сливные 38 магистрали, гидрораспределители 13, 32 и установленные в магистрали 38 управляемые дроссели 11, 12. Механизм подачи машины выполнен в виде опорных 3 и подающих 21 гидроцилиндров (ГЦ) со штоками 25, 27. Корпуса ГЦ 3 жестко прикреплены к корпусу машины, их штоки 25 - к корпусам 24 ГЦ 21, штоки 25 которых прикреплены к траверсе 28. Кулачок 40

кинетически связан с одним из гидрораспределителей 32. При смешении поршней 47 влево .корпуса 24 смещаются также влево. Вал 35 получает вращение от выходного вала гидромотора 36. При подаче рабочей жидкости в бесштоковые полости 30 ГЦ 21 происходит смещение корпусов 24 влево, а поршней 48, траверсы 28 и шпинделя 2 с буровым ставом 18 и инструментом 19 вправо на забой. 1 ил.

Изобретение относится к области горной пром-ти и позволяет увеличить длину пространственно-ориентиро ванных скважин при одновременном повышении надежности работы машины при бурении скважин в автоматическом режиме в породах, перемежающихся по физико-механическим свойствам. Машина включает корпус с направляющими, траверсу 28, шпиндель 2 с дифференциальным режущим инструментом 19 и профильными кулачками 40, насосы 5, 34, гидродвигатель 1 вращения с S (Л 20 26 / / 21 27 28 19

1

Изобретение относится к области горной цромьш1ленности, в частности к урильным машинам вращательного действия для производства скважин.

Цель изобретения - увеличение длины пробуриваемых пространственно-ориентированных скважин при одновременном повьш ении надежности работы машин при бурении скважин в автоматическом режиме в породах, пере- межагощихся по физико-механическим свойствам.

На чертеже показана схема бурильной машины.

Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 вращения шпинделя 2 постоянной производительности и опорные гидроцилиндры 3, параллельно подключенные к напорной магистрали 4 насоса 5 маслостанции 6, приводной вал 7. которого жестко соединен с выходньм валом (не показан) электродвигателя 8, в сливной магистрали 9 опорных гидроцилиндров 3 ВКЛЮ

чен блок управления в виде гидрорас пределителя 10 и регулируемых дросселей 11 и 12, устанавливаемых на расчетные расходы в зависимости от требуемой траектории пространственно-ориентированной скважины, на сливе одного из которых установлен гидрораспределит ль 13, управляемый профильным кулачком 14, причем кула чок 14 Установлен на полом шпинделе 2.

Выходной вал 15 гидродвигателя 1 посредством зубчатой передачи в виде шестерен 16 и 17 соединен со

15

25

шпинделем 2, внутри которого размещается буровой став 18 с дифференциальным режущим инструментом 19.

5 Механизм 20 подачи представляет собой гидромашинный возвратно-поступательного движения дифференциал, выполненньш в виде двух пар опорных 3 и подающих гидроцилиндров 21,

причем корпуса 22 первых жестко укреплены на корпусе 23 (станине) бурильной машины, а корпуса 24 вторых жестко соединены со штоками 25 опорных гидроцилиндров 3 и имеют возможность осевого продольного перемещения относительно неподвижных направляющих 26 машины. Штоки 27 по- даюш51х гидроцилиндров 21 жестко соединены с траверсой 28, установлен20 ной на подшипниках 29 на шпинделе 2. При этом бесштоковая 30 и штоко- вая 31 полости гидроцилиндров 21 через гидрораспределитель 32 соответственно подсоединены к напорной магистрали 33 дополнительного насоса 34 маслостанции 6, приводной вал 35 которого соединен с выходным валом (не показан) гидромотора 36, установленного в сливной магистрали

30 37 гидродвигателя 1, и к сливной магистрали 38 подаЬщих гидроцилиндров 21, в которой установлен дополнительный блок управления в виде гвдрораспредёлителя 39, управляемо35 го дополнительным профильным кулачком регулируемого дросселя 41, а кулачок 40 закреплен на шпинделе 2. В пара йлельных напорным магист - ралях 4 и 33 насосов 5 и 34 ветвях

42 и 43 соответственно установлены предохранительные клапаны 44 и 45.

Бурильная машина работает следующим образом.

При включении бурильной машины рабочая жидкость (масло) одновременно подается к гидродвигателю 1 вращения шпинделя 2 и опорным гидроцилиндрам 3 из напорной магистрали 4 насоса 5 маслостанции 6, приводимого в движение двигателем 8, и далее идет на слив 46. Слив рабочей жидкости из опорных гидроцилиндров 3 осуществляется через блок управления в виде гидрораспределителя 10 и регулируемых дросселей 11, 12, установленных на расчетные расходы в зависимости от требуемой траектории пространственно-ориентированной скважины, либо непосредственно в бак маслостанции 6 либо через гидрораспределитель 13, управляемый профильным кулачком 14, который установлен на полом шпинделе 2.

При этом начинает вращаться выходной вал 15 гидродвигателя 1.вращения шпинделя 2, передавая крутящий момент через зубчатую передачу в виде шестерен 16 и 17, шпиндель 2 и буровой став 18 дифференциальному режущему инструменту 19.

Поскольку механизм 20 подачи выполнен в виде двух пар опорных 3 и подающих 21 гидроцилиндров (причем корпуса 22 первых гидроцилиндров 3 жестко укреплены не корпусе 23(станине) машины), то при попадании рабочей жидкости, например, в штоко- вые полости гидроцилиндров.3 происходит смещение их поршней 47 со штоками 25 влево. Так как штоки 25 жестко соединены с корпусами 24 подающих гидроцилиндров 21, которые размещены в неподвижных направляющих 26 бурильной машины, то и эти корпуса 24 начнут смещаться влево. Однако величина их смещения зависит не только от количества подводимой рабочей жидкости к полостям опорных гидро- цилиндров 3, но и от того в каком месте находятся поршни 48 подающих гидроцилиндров 21, штоки 27 которых жестко связаны с траверсой 28, от величины нагрузки на режущем инструменте 19 и от того, в какие полости (бесштоковые 30 или штоковые 31) подводится рабочая жидкость. .Для изменения направления потока рабочей

0

5

5

0

5

0

5

О

5

жидкости, подводимой в полости 30, 31 подающих гидроцилиндров 21, в схеме привода машины предусмотрен гидрораспределитель 32.

В полости 30 подающих гидроциг линдров 21, например бесштоковые, через гидрораспределитель 32 рабочая жидкость подводится из напорной магистрали 33 дополнительного насоса 34, приводной вал 35 которого получает вращение от выходного вала гидромотора 36. Причем гидромотор 36 вращается за счет рабочей жидкости, подводимой из сливной магистрали 37 гидродвигателя 1, и установлен, как и насос 34, на масло- станции 6. Слив рабочей жидкости из полостей 30, 31 подающих гидро-у

цилиндров 21 осуществляется через дополнительный блок управления ,в виде гидрораспределителей 32 и 39, причем последний из них управляется профильным кулачком 40, который установлен на шпинделе 2, и далее либо через регулируемый дроссель 41, либо непосредственно в бак масло- станции 6,

При подаче рабочей жидкости, например, в бесштоковые полости 30 подающих гидроцилиндров 21 происходит смещение корпусов 24 этих гидроцилиндров 21 влево относительно неподвижных направляющих 26 и одновременное перемещение их поршней 48 со штоками 27 и траверсой 28 вправо. Так как траверса 28 установлена на шпинделе 2 таким образом, что при .смещении траверсы 28 смеща- ется и шпиндель 2, то при смещении траверсы 28 вправо шпиндель 2 совместно с буровым ставом 18 и режу- инструментом 19 перемещается также вправо, т.е. происходит подача инструмента 19 на забой. При этом за один оборот шпинделя 2 происходит пульсирующая подача инструмента 19 на забой в соответствии с профилем кулачков 14 и 40.

Для обеспечения автоматического режима бурения длинных пространственно-ориентированных технологичес ких скважин в приводе бурильной машины предусмотрены предлагаемая конструкция подающего механизма 20,. идентичная установка кулачков 14 и .40 на полый шпиндель 2, обеспечиваю- щая синхронизацию подачи импульса на режущие кромки дифференциальноfo инструмента 19 в строгом соот- етствии с частотой вращения шпинде™ .iH 2, и наличие двух отрицательных обратных связей по крутящему моменту и усилию подачи на инструменте J9.

При увеличении момента сопротивт ления вращению режущего инструмента 19 происходит незначительное снижение его оборотов и перераспределение расходов рабочей жидкости в параллельно подключенных к напор- - ной магистрали 4 насосу 5 маслостан ции 6 ветвях гидродвигателя 1 враще-, ния шпинделя 2 и опорных гидроцилинг, дров 3, причем в магистрали 4 гидро- двигателя 1 расход уменьшается, а в цругой магистрали 37 примерно на такую же величину он увеличивается. Так как гидромотор 36 также уменьшает свои обороты, то уменьшается объем рабочей жидкости, подводимой в бесштоковые полости 30 гидроцилиндров 21, Дополнительный объем рабочей жидкости, подводимой в штоковые полости опорных гидроцилиндров 3j |будет перемещать корпуса 24 подаю- , гидроцилиндров 21 влево, снижая при этом давление в бесштоковых полостях 30 гидроцилиндров 21 и скорость подачрр режущего инструмента 9 на забой.

I Как только нагрузка на инструмен- |те 19 уменьшится, расход в напорной магистрали 4 гидродвигателя 1 вновь увеличится и, следовательно, воз- растает частота вращения режутцего |Инструмента 19 и подача его на забой.

Таким образом, изменение режима работы предлагаемой бурильной машины происходит автоматически в за14063616

висимости от физико-механических свойств буримых горных пород.

(. Формула изобретени

Бурильная машина, включающая ко пус с направляющими, траверсу, шпи дель с дифференциальным режущим

10 инстрз ентом, насос, гидродвигател вращения шпинделя и механизм пода чи, напорные и сливные магистрали, гидрораспределйтёли, размещенньш н шпинделе профильный кулачок для

15 взаимодействия с одним из гидрорас пределителей, установленным в слив ной магистрали и установленные в ней управляемые дроссели, отли чающаяся тем, что, с целью

20 увеличения длины пространственно- ориентированных скважин при одновременном повьш1ении надежности раб ты машины при бурении скважин в автоматическом режиме в породах,

25 перемежающихся по физико-механичес ким свойствам, машина снабжена .дополнительным насосом, шпиндель имеет дополнительный профильный кулачок, а механизм подачи выполне

30 в виде опорньт и подающих гидроцилиндров со штоками, причем корпуса опорных гидроцилиндров жестко закреплены к корпусу машины и их што ки прикреплены к корпусам подающих гидроцилиндров, которые размещены

35

40

возможностью осевого перемещения в направляющих, а штоки подающих гид цилиндров прикреплены к связанной шпинделем траверсе, при этом допол нительный профильный кулачок кинематически связан с одним из гидро- распредёлителей, который установле в магистрали дополнительного насос

Формула изобретения

Бурильная машина, включающая корпус с направляющими, траверсу, шпиндель с дифференциальным режущим

инстрз ентом, насос, гидродвигатель вращения шпинделя и механизм подачи, напорные и сливные магистрали, гидрораспределйтёли, размещенньш на шпинделе профильный кулачок для

взаимодействия с одним из гидрораспределителей, установленным в сливной магистрали и установленные в ней управляемые дроссели, отличающаяся тем, что, с целью

увеличения длины пространственно- ориентированных скважин при одновременном повьш1ении надежности работы машины при бурении скважин в автоматическом режиме в породах,

перемежающихся по физико-механическим свойствам, машина снабжена .дополнительным насосом, шпиндель имеет дополнительный профильный кулачок, а механизм подачи выполнен

в виде опорньт и подающих гидроцилиндров со штоками, причем корпуса опорных гидроцилиндров жестко закреплены к корпусу машины и их штоки прикреплены к корпусам подающих гидроцилиндров, которые размещены с

возможностью осевого перемещения в направляющих, а штоки подающих гидро- цилиндров прикреплены к связанной со шпинделем траверсе, при этом дополнительный профильный кулачок кинематически связан с одним из гидро- распредёлителей, который установлен в магистрали дополнительного насоса.