Бурильная машина Советский патент 1989 года по МПК E21B3/00 E21B44/02 

3150

Изобретение относится к горной промьиипенности, в частности к буриль- .ным мапинам вращательного действия.

Цель изобретения - повышение на- дежности работы машины за счет чув- стпительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте.

На чертеже показана принципиаль- ная гидрокпнематическая схема машины.

Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 постоянной произвбдитель- ности для вращения шпинделя 2 и што- ковые полости 3 подающих гидроцилиндров 4, параллельно подключенные к напорной магистрали 5 насоса маслостан- ции (не показан), в сливной магистрали гидродвигателя 1 установлен регу- лируемьш дроссель 6, бесштоковая по- лость 7 подающих гидроцилиндров 4 подключена к напорной магистрали 8 дополнительного насоса 9, приводной

вал 10 которого через редуктор в виде шестерен 11 - 14 и муфту жестко соединен с выходным валом 15 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 3, причем в Ответвлении установлены два блока управления: один в виде регулируемых гидродросселей 16 и 17, другой - в виде взаимодействующих- профильного 1 улачка 18 и золотника 19,при этом первый установлен на шпинделе 2 (фиг. 1) или на выходном валу согласующего редуктора, обеспечивающего вращение кулачка 18 с частотой, равной частоте вращения шпинделя 2, а второй - в одной из сливных магистралей 20 блоков управления.

Кроме того, бурильная машина со- держит коническо-цилиндрический редуктор в виде шестерен 21 - 24, служащий для передачи вращающего момента полому шпинделю 2 с зажимными патронами, внутри которого размещен бу- ровой став 25 с дифференциальным режуш 1м инструментом 26, ас наружной стороны на подшипник ах установлена траверса 27, жестко связанная

посредством DITOKOB с подвихсными порш

нями 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29.

Напорные магистрали 5 и 8 насосов маслостанции и дополнительного насоса 9 соединены со штоковыми 3 и бес- штоковыми 7 полостями подающих гидроцилиндров 4 через гидрораспределитель 30, которьй служит для изменения направления потоков рабочей жидкости.

0

0 5

0 5

0

14

подаваемых в полости 3 и 7 подающих гидроцилиидров 4 податчика 29.

Бурильная машина работает следую- ищм образом.

При включении, бурильной машины рабочая жидкость (масло) одновременно подается к гидродвигателю 1 и в Штоковые полости 3 подающих гидроцилиндров 4 (если гидрораспределитель 30 установлен в положение, указанное на фиг.1) из нahopнoй магистрали 5 насоса маслостанции. Слив рабочей жидкости из гидродвигателя 1 происходит через регулируемый дроссель 6, а из бесштоковой полости 7 подающих гидроцилиндров 4 и напорной магистрали 8 дополнительного насоса 9, приводной вал 10 которого через соединительную муфту и шестерни 11 - 14 получает вращение с вькодного вала 15 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 2, через параллельно соединенные . регулируемые гидродроссели 16 и 17. При этом в зависимости от положения профильного кулачка 18, управляющего золотником 19 и установленного на полом шпинделе 2, слив рабочей жидкости происходит либо только через дроссель 16, либо через обе параллельные ветви (одна содержит дроссель 16, а вторая последовательно соединенные дроссель 17 и золотник 19).

Кроме того, крутящий момент с выходного вала 15 гидродвигателя 1 передается через соединительную муфту, шестерни 11 и 12, 21 - 24, шпиндель 2 и буровой став 25 дифференциальному режущему инструменту 26.

Поскольку на шпинделе 2 на подшипниках установлена траверса 27, которая с помощью штоков жестко связана с подвижными поршнями 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 и мо- хсет передавать усилие подачи режущему инструменту 26 (через пшиндель 2 и буровой став 25), то при попадании рабочей жидкости в штоковые 3 и бес- штоковые 7 полости подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 из напорных магистралей 5 и 8 насоса маслостанции и дополнительного насоса 9, при выполнении , например, условия Р Р (где Р , PI -соответственно двшкущие силы, действующие на рабочие поверхности поршней 28 со стороны штоковой 3 и бесштоковой 7 полостей гидроцилиндров 4) происходит смещение поршней 28 влево. Так как

корпуса подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 жестко установлены в не1- подвижных направляющих бурильной ма- ишны, а траверса 27 через штоки жестко связана с подвижными поршнями 28, то шпиндель 2 и буровой став 25 с рехсущим инструментом 26 начинают смещаться влево.

.Величина смещения поршней 28 зависит не только от количества подводимой рабочей жидкости к поло стям 3 и 7 подающих гидроцилиндров 4, но и от величины нагрузки на режущем ин

е1- - т8, е15095216

приводит к уменьшению скорости подачи р.ежущего инструмента 26 на забой.

При уменьшении нагрузки (момента сопротивления вращению режущего инструмента 26, например, из-за бурения более мягких материалов) на режущем инструменте 26 расход рабочей жидкости в напорной магистрали 5 гидродвигателя 1 вновь увеличивается, а следовательно, возрастают частота вращения и подача режущего инструмента 26 на забой.. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурильным машинам вращательного действия. Цель - улучшение надежности работы машины при одновременном повышении чувствительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте. Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 вращения, подающие гидроцилиндры 4, два блока управления с дросселями 16, 17, золотником 19 и профильным кулачком 18. Напорная магистраль 5 маслостанции подключена к гидродвигателю 1 и к рабочим полостям 3, 7 гидроцилиндров 4. Одна из полостей 7 гидроцилиндров 4 подключена к дополнительному насосу 9, вращение выходного вала 10 которого осуществляется от шпинделя 2, вращающего буровой став 25 с дифференциальным рабочим инструментом 26. Повышенная чувствительность привода машины к внешней нагрузке на инструмент 26 связана с непрерывным в процессе работы сравнением давлений в полостях 3, 7 от разных напорных магистралей 5, 8. 1 ил.

15

35

40

45

50

55

20

струменте 26 и от того, в какие полости (штоковые 3 или бесштоковые 7) подводится рабочая жидкость. Для изменения направления потока рабочей жидкости, подводимой в полости 3 и 7 подающих гидроцилиндров 4, в схеме привода машины предусмотрен распределитель 30.

При подаче рабочей жидкости из напорной полости 5 маслостанции в бес- штоковую полость 7 подающих гидро- 25 цилиндров 4 податчика 29 происходит смещение поршней 28 вправо относитель- но жестко закрепленных корпусов гидроцилиндров 4, а следовательно, и режущего инструмента 26 на забой. При ЗО Ф этом за один оборот шпинделя 2 приходит пульсирующая подача режущего инструмента 26 на забой в соответствии с профилем кулачка 18.

Для осуществления бурения длинных пространственно-ориентировочных тех- нологических скважин в автоматическом режиме в бурильной машине предусмотрена синхронизация подачи импульса силы на режущее кромки дифферен- циального режущего инструмента 26 в строгом соответствии с частотой вращения шпинделя 2 и наличие двух отри дательных обратных связей по крутящему моменту и усилию подачи на инструмент 26.

При увеличении момента сопротивления вращению режущего инструмента 26 гидродвигатель 1, а следовательно, и насос 9 снижают частоту вращения выходных валов 10 и 15. Это приводит к уменьшению на некоторую величину- расхода рабочей жидкости в бесшто- ковой полости 7 и увеличению его в большей степени в штоковой полости 3 подающих гидроцилиндров 4 -податчика 29,, при этом возрастает давление рабочей жидкости в штоковой 3 и снижается в бесштоковой 7 полостях, что

во ру те ли да с ци со пр шт по

ль с то по ци ля ро сл ле ли в ка л по сч бы на же ны во че ва де до к ги уп

15

Ф

Првьшенная чувствительность привода бурильной машины к внешней нагрузке и его быстродействие связаны с тем, что поршни 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 находятся под давлением напорных магистралей 5 и 8: с одной стороны - насоса маслостан- , ции, а с другой - .дополнительного насоса 9. Поршни 28 начинают смещаться при малейшем изменении давлений в штоковой 3 и бесштоковой 7 полостях подающих гидроцилиндров 4.

ормула изобретения

Ф

Бурильная машина, включающая по- льш шпиндель, траверсу, буровой став с дифференциальным режущим инструментом, параллельно подключеннные к напорной магистрали насоса маслостанции гидродвигатель вращения шпинделя с выходным валом и подающие гидроцилиндры с рабочими полостями, в сливной магистрали котор.ых установлены блоки управления в виде регулируемых дросселей и блок управления в виде золотника и профильного кулачка, закрепленного на шпинделе, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения надежности работы мапшны за счет повьш1ения чувствительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте, машина снабжена дополнительным насосом с приводным валом и. редуктором, причем приводной вал дополнительного насоса через редуктор соединен с вьпсодным валом гидродвигателя вращения шпинделя, при этом напорная магистраль, дополнительного насоса подключена к одной из рабочих полостей подающих гидроцилиндров параллельно блокам управления.