Станок для бурения взрывных скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к станкам для бурения взрывных скважин.

Цель изобретения - повышение точности измерения параметров бурения.

На фиг. 1 приведено данное устройство, разрез; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1.

Устройство включает закрепляемые на раме бурового станка упоры 1, находящуюся между ними и надетую на буровой став 2 плавающую пневматическую муфту 3. Муфта 3 имеет торцы 4 и 5, бурт 6 в центральной ее части. Торцы 4, 5 имеют возможность соприкосновения с упорами 1. Плавающая пневматическая муфта 3 снабжена располагаемыми в ее внутренней части двумя пневматическими резинометаллическими камерами 7.

На нижнем упоре 1 расположен микровыключатель 8, который соединен одной контактной группой с исполнительным устройством (не показано), соединенным с поршнем 9 гидроцилиндра 10, шток 11 которого находится в контакте с торцом 4 муфты 3 с помощью зацепа 12.

Гидроцилиндр 10 подключен к гидравлической системе бурового станка (не показано).

Шток 11 гидроцилиндра 10 может иметь ход, например, десять сантиметров. Другая контактная группа микровыключателя 8 соединена с вторичной аппаратурой устройства.

С центральным буртом 6 муфты 3 входят в соприкосновение измерительные ролики 13 датчиков радиальной вибрации и датчика продольной вибрации и скорости бурения.

Датчик радиальной вибрации размещен в корпусе измерительного блока 14 и выполнен в виде подпружиненного пружиной 15 измерительного стержня 16с закрепленным на его конце измерительным роликом 13. соприкасающимся с боковой поверхностью муфты Одна сторона 17 стержня 16 покрыта слоем ферромагнетика, имеющим неоднородную намагниченность по длине, и соприкасается с блоком магнитных головок 18. Стержень 16 имеет возможность перемещения по внутренней поверхности втулки 19.закрепленной на из- tмерительном блоке 14.

Датчик продольной вибрации и скорости бурения содержит три измерительных ролика 13,закрепленные на измерительном блоке 14, который насажен на направляющую 20, одна сторона 21 которой покрыта слоем ферромагнетика с нанесенными на ее поверхности импульсами намагниченности в виде двоичного кода вдоль направляющей. Со стороной 21 находится в соприкосновении блок магнитных головок 22.

Датчик крутильных колебаний размещается в нижней части измери i ельного блока 14 и содержит П-образный сердечник 23 с надетыми на него первичной 24 и вторичными 25 обмотками, установленными с возможностью взаимодействия создаваемого в нем магнитного поля с буртом 6, располо- женным в средней части муфты. Бурт 6 имеет переменную по окружности магнитную

проницаемость, которую можно получить, например, путем изготовления бурта 6 из ферромагнитного материала, и проточенные в era нижней части пазы 26 Первичная обмотка 24 подключена к выходу генератора

27 подмагничивания, осуществляющему генерацию колебаний с частотой 1000 - 1200 Гц, вторичная обмотка 25 датчика крутильных колебаний подключена к диодной схеме 28, включающей, например, диодный мост и

П-образный фильтр Выходы блоков мажит- ных головок 18, 22 и диодной схемы 28 подключены к блоку 29 обработки в состав которого может входить счетчик импульсов, четырехдорожечное магнитофонное записывающее устройство,. микроЭВМ, имеющее в своем составе таймер (не показано). В качестве микроЭВМ может быть применена микроЭВМ, например Искра-1256

Исполнительное устройство, подключаемое к микровыключателю 8, может иметь, например, в своем составе электромагнит и связанный с ним клапан (не показан)

Резинеметаллические пневматические камеры 7 представляют собой композицию

износостойкой резины и металлического корда. Внутри камер 7 создается давление воздуха, обеспечивающее надежный обжим става и предотвращающее самопроизвольное опускание муфты 3.

Для защиты устройства от пыли и влаги оно покрывается металлическим кожухом 30, прикрепленным к упорам 1. Между упорами 1 и ставом 2 установлены камеры 31, закрепленные на упорах 1 и - одобные по

конструкции камере 7

Для того, чтобы погрешность измерений, связанная с переносом муфты 3, была пренебрежимо мала, необходимо изготовлять ее длиной, равной не менее чем 1,5-2 диаметра бурового става.

Измерительный блок 14 изготавливается, например, из дюралюминия. Размещенные на нем блоки магнитных головок 18, 22

представляют собой несколько однотипных магнитных.головок, например, типа ШЯ 325 3065, выполненных в соответствии с ТУ ШЯО 325003. и им подобные, которые применяются в вычислительной технике. Количество магнитных головок в блоках 18, 22 определяс ся точьс.гтло позиционного кода и мо сет. равным 0 10 шт

Блок питания аппаратуры уоройства представляет собоч нтковольтный стабипи- зированный источник питания который подключается к сети питания бурового станка.

Устройство работает следующим образом.

Перед работой включают аппаратуру, на буровой став 2 надевают плавающую пневматическую муфту 3, опуская его вниз до упора в горную породу: так как движение става 2 сквозь муфту 3 тормозится резино- металлическими камерами 7, то муфта 3 движется вместе со ставом 2 до соприкосновения с упором 1 При этом ее нижний торец Ь надавливает на кнопку микровыключателя 8 и происходит вкпючение цепи электромагнита исполнительною устройства, который, открывая клапан гидросистемы, вызиза т перемещение поршня 9 гидроцилиндра 10 вверх. Шток 1 i, перемещаясь вверх и захватывая своим зацепом 12 верхний бурт муфты 3, перемещает ее в верхнее положениг. Вместо с муфтой 3 перемещается вверх и измерительный блок 14 по направляющей 20

Во время бурения ролик 13 датчика радиальной вибрации, обкатываясь по боковой поверхности муфты 3, заставляет в такт виРфоколебэний перемещаться во втулке измерительный стержень 16 при этом импульсы намагниченности, нанесенные на стороне 17 стержня 16, перемещаются относительно магнитной головки 18 и наводят импульсную ЭДС. Ролики 13 датчика продольной вибрации, откатываясь вдоль бурта 6, заставляют вибрировать измерительный блок 14 синхронно с буровым ставом 2. Блок магнитных головок 22, закрепленный на измерительном блоке 14, фиксирует импульсы намагниченности, нанесенные ка стороне 21, покрытой слоем ферромагнетика, направляющей 20. При этом на выходе блока магнитных головок 22 возникает импульсная ЭДС в виде двоичного кода. В то же время генератор 27 подмагничивания датчика крутильных колебаний, подключенный к первичной обмотке 24, создает во вторичной обмотке 25 пульсирующее переменное напряжение. Причем скачки апряжения обусловлены измерениями материала бурта 6. В зависимости от того, находится или нет против П-образного сердечника паз 26 бурта 6, на выходе вторичной обмотки 25 будет соответствующий скачок напряжения или его падение. По времени периода следования скачков напряжения в ходе полного оборота

стана мп «но сделать вывод о равномерно сти r-i i вращения ГР и величине крутнпь- ных колебаний Для преобразования скачков переменного напряжения в импульсную ЭДС применяется диодная схема, которая осуществляет выпрямление и сглаживание сигналов Информация о про- дольг-ой, радиальной вибрации и о скорости вращения става в виде последовательности

импульсов поступает на вход блока 29 обработки. Фиксируя импульсы в заданные таймером микроЭВМ моменты времени, с датчиков продольной и радиальной вибрации можно однозначно определить положение става в соответствующей плоскости в эти моменты времени, С помощью микро- ЭВМ можно определить и другие необходимые параметры например виброскорость (изменение положения става за единицу

времени), глубину и скорость бурения и т.д.

Скорость вращения става в устройстве

можно определить, подсчитав количество

импульсов за единицу времени, снимаемых

с выхода диодной схемы 28 подсчет импульсов осуществляют с помощью счетчика импульсов, входящего в состав блока 29 обработки Величину крутильных колебаний можно определить по изменению времени следования(периода) импульсов с выхода

диодной схемы 28. Она определяется временем прохождения двух соседних пазов 26 мимо датчика крутильных колебаний.

На основе анализа полученной информации микроЭВМ вырабатывает управляющие

воздействия Для последующего воспроизведения и моделирования процесса бурения на ЭВМ целесообразно предусмотреть запись информации на магнитофонном записывающем устройстве

По мере углубки скважины вместе со

стлвом 2 перемещается вниз пневматическая муфта 3. Когда она надавит своим нижним торцом 5 на микровыключатель 8, замкнется его контактная группа, сработает исполнительное устройство и шток 11 гидроцилиндра 10 переместит муфту 3 в веохнее положение. Другая контактная группа микровыключателя, замыкаясь, подает сигнал на микроЭВМ об очередном

углублении скважины, например на десять сантиметров По времени проходки этого расстояния можно определить скорость бурения, т.е. в данном устройстве величина углубки скважины и скорость бурения может определяться по информации, снимаемой с блока магнитных головок 22, а также по замыканию контактов микровыключателя 8.

Устройство позволяет эффективно определить практически все необходимые параметры, характеризующие динамику работы бурового става.

Формула изобретения

1.Станок для бурения взрывных скважин, включающий раму, направляющую, буровой став, управляющее устройство и блок измерения параметров бурения с корпусом, датчиками продольной вибрации, измерения скорости бурения, частоты вращения, отличающийся тем. что, с целью повышения точности измерения параметров бурения, он снабжен плавающей пневматической муфтой с буртом в центральной части и устройством для ее перемещения, причем блок измерения размещен на плавающей муфте.

2.Станок по п.1.отличающийся тем, что он снабжен закрепленными на корпусе блока измерения параметров бурения измерительными роликами, взаимодействующими с буртом плавающей муфты, направляющая выполнена с ферромагнитным слоем, имеющим неоднородную намагниченность по длине, а датчики продольной вибрации и скорости бурения снабжены размещенными на корпусе блока измерения магнитными головками, контактирующими с ферромагнитным слоем направляющей.

3.Станок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен датчиком радиальных вибраций, включающим стержень, на одну из сторон которою нанесен ферромзгнитный слой, имеющий неоднородную омаг- ниченность по длине и соединенные с корпусом измерительного блока дополни- тельные магнитные головки, контактирующие с ферромагнитным слоем, причем

стержень одним концом взаимодействует через пружину с корпусом измерительного блока, а другим соединен с попиком.

4.Станок по пп. 1 3 отличающий- с я тем, что он снабжен датчиком крутиль

ных колебаний, содер+-ящ 1м П-образный сердечник с размещенными на нем первичной и вторичной обмотками и генератор подмагничивания, подключенный к первичной обмотке, причем бурт плавающей муфты выполнен с переменней окружности магнитной проницаемостью.

5.Станок по п. 1,отличающийся тем, что устройство перемещения пневматической муфты выполнено ь ви,д° связанного с рамой и пневматической муфтой гидроцилиндра, размещенных на раме станка верхнего и нижнего упоров для взаимодействия с торцр плгвлющей /фты ;: расположенного в нижнем у-оре микровыключзгеля исполнительного устройства

А - А

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам для бурения взрывных скважин. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров бурения. Станок содержит раму, направляющую с ферромагнитным слоем, буровой став 2, управляющее устройство и блок измерения (БИ) 14 параметров бурения с корпусом и датчиками продольной и радиальной вибрации, измерения скорости бурения, частоты вращения и крутильных колебаний. На буровой став 2 надета плавающая муфта (ПМ) 3 с буртом 6 в центральной части и устройством для ее перемещения. Последнее выполнено в виде связанного с рамой и ПМ 3 гидроцилиндра 10 и размещенных на раме верхнего и нижнего упоров 1 для взаимодействия с торцами ПМ 3. В нижнем упоре 1 расположен микровыключатель 8 исполнительного устройства. На ПМ 3 размещен БИ 14. На корпусе БИ 14 закреплены измерительные ролики (ИР) 13, взаимодействующие с буртом 6 ПМ 3. Датчики продольной и радиальной вибраций и скорости бурения снабжены размещенными на корпусе БИ 14 магнитными головками, контактирующими с ферромагнитным слоем направляющей. Датчик радиальных вибраций снабжен стержнем 16, соединенным с корпусом ИБ 14 и с ИР 13. Вместе со ставом 2 ПМ 3 движется до соприкосновения с упором 1. Ее нижний конец 5 надавливают на микровыключатель 8 и поршень 9 гидроцилиндра 10 перемещается вверх, вызывая перемещение ПМ 3. Вместе с ПМ 3 перемещается ИБ 14. При бурении ИР 13, обкатываясь по боковой поверхности, ПМ 3 заставляет перемещаться в такт виброколебаний стержень 16 и ИБ 14 синхронно с буровым ставом 2. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

W

Фиг. 2

, 20