Бурильная машина Советский патент 1991 года по МПК E21B3/00 E21B44/02 

станции. При входе инструмента бурового става в более мягкие породы сопротивление вращению уменьшается1, скорость вращения гидродвигателя 1 повышается. Подача рабочей жидкости насосом 10 увеличивается. Давление в магистрали 9 повышается. Клапан 21 открывается и соединяет магистрали 5 и 9. Давление в полостях гидроцилиндров 4 выравнивается. Осевое усилие уменьшается. 1 ил.

Изобретение относится к горной пром- ти, а именно к бурильным машинам вращательного действия. Цель - повышение // 15 ft /J 22 21 надежности работы бурильной машины за счет предохранения бурового става от перегрузок при изменении физико-механических свойств бурильной породы. Бурильная машина имеет вращатель с гидродвигателем 1 и подающие гидроцилиндры 4, подсоединенные параллельно к напорной магистрали 5, и дополнительный насос 10 с напорной магистралью 9. Насос 10 кинематически связан с гидродвигателем 1 Магистрали 5 и 9 связаны через гидрораспределитель с полостями 3 и 2 соответственно гидроцилиндров 4. Бурильная машина снабжена гидроклапаном давления 21, вход которого сообщен с напорной магистралью 9 дополнительного насоса 10, а выход - с напорной магистралью 5 маслоЈ 1ю

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурильным машинам вращательного действия, и является усовершенствованием бурильной машины по авт. св. N° 1509521.

Цель изобретения - повышение надежности в работе бурильной машины за счет предохранения бурового става от перегрузок при изменении физико-механических свойств бурильной породы.

На чертеже представлена гидрокинема- тическая схема бурильной машины.

Бурильная машина содержит гидродви- татепъ-Ч постоянной производительности для вращения шпинделя 2 и штоковые полости 3 подающих гидроцилиндров 4, параллельно подключенные к напорной магистрали 5 насоса маслостанции 6, в слив- ной магистрали гидродвигателя 1 установлен регулируемый дроссель 7, бес- штоковая полость 8 подающих гидроцилиндров 4 подключена к напорной магистрали 9 дополнительного,насоса 10,-приводной вал 11 которого через редуктор в виде шестерен 12-15 и муфту жестко соединен с вы- ходным валом 16 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 2, причем в ответвлении установлены два блока управления, один - в виде регулируемых гидродросселей 17 и 18, другой - в виде взаимодействующих профильного кулачка 19 и золотника 20, при этом первый установлен на шпинделе 2 (как показано на фиг. 1) или на выходном валу согласующего редуктора, обеспечивающего вращение кулачка 19 с частотой, равной частоте вращения шпинделя 2, а второй - в одной из сливных магистралей 1 блока управления, состоящего из гидродросселей 17 и 18.

Кроме того, бурильная машина содержит гидроклапан 21 давления,установленный между напорными магистралями 5-и 9 так, что его выход соединен с напорной магистралью 5 насоса маслостанции 6, а вход - с напорной магистралью 9 дополнительного насоса 10, и коническо-цилиндрический редуктор в виде шестерен 22-25, служащий для передачи вращающего момента полому шпинделю 2 с зажимными патронами, внутри которого размещен буповой став 26 с

дифференциальным режущим инструментом 27, а с наружной стороны на подшипниках установлена траверса 28, жестко связанная посредством штоков 29 с подвижными поршнями 30 подающих гидроцилиндров 4 податчика 31.

Напорные магистрали 5 и 9 насоса маслостанции 6 и дополнительного насоса 10 соединены со штоковыми 3 и бесштоковыми

8 полостями подающих гидроцилиндров 4 через гидрораспределитель 32, который служит для изменения направления потоков рабочей жидкости, подаваемых в полости 3 и 8 подающих гидроцилиндров 4 податчика 31.

Бурильная машина работает следующим образом.

При включении бурильной машины рабочая жидкость одновременно подается к гидродвигателю 1 вращения шпинделя 2 и в

штоковые полости 3 подающих гидррцилин- дров 4 (если гидрораспределитель 32 установ- - лен в положение, указанное на фиг.1) из напорной магистрали 5 насоса маслостанции 6. Слив рабочей жидкости из гидродвигателя 1 происходит через регулируемый дроссель 7, а из бесштоковой полости 8 подающих гидроцилиндров 4 и напорной магистрали 9 дополнительного насоса 10, приводной вал 11 которого через соединительную муфту и шестерни 12-15 получает вращение с выходного вала 16 гидродвигателя 1 вращения шпинделя2,-через параллельно соединенные регулируемые гидродроссели 17 и 18. При этом в зависимости от положения профильного кулачка 19, управляющего золотником 20 и установленного на полом шпинделе 2 (фиг.1), слив рабочей жидкости происходит через обе параллельные ветви (одна содержит дроссель

17, а вторая - последовательно соединенные дроссель 18 и золотник 20).

В процессе работы бурильной машины крутящий момент с выходного вала 16 гид- родвйгателя 1 передается через соединительную муфту, шестерни 12,13 и 22-25, шпиндель 2 и буровой став 26 дифференциальному режущему инструменту 27.

Поскольку на шпинделе 2 на подшипниках установлена траверса 28, которая с помощью штоков 29 жестко .связана с

подвижными поршнями 30 подающих гидроцилиндров 4 податчика 31 -и может передавать усилие подачи режущему инструменту 27 (через шпиндель 2, зажимные патроны и буровой став 26), то при по- падании рабочей жидкости в штоковые 3 и бесштоковые 8 полости (фиг.1) подающих гидроцилиндров 4 податчика 31 из напорных магистралей 5 и 9 насоса маслостанции 6 и дополнительного насоса 10 при выпол- нении, например, условия Pi Р2 (где Pi и Pi - соответственно движущие силы, действующие на рабочие поверхности поршней 30 со стороны штоковой 3 и бесштоковой 8 полостей гидроцилиндров 4) происходит смещение поршней 30 влево. Так как корпус подающих гидроцилиндров 4 податчика 31 жестко установлен в неподвижных направляющих бурильной машины, а траверса 28 через штоки 29 жестко связана с подвижны- ми поршнями 30, то шпиндель 2 и буровой став 26 с режущим инструментом 27 начинают смещаться влево.

Величина и характер смещения поршней 30 зависят не только от закона изме- нения подводимой рабочей жидкости к полостям 3 и 8 подающих гидроцилиндров 4, но и от величины и закона изменения нагрузки на режущем инструменте 27 и от того, в какие полости (штоковые 3 или бес- штоковые 8) подводится рабочая жидкость. Для изменения направления потока рабочей жидкости, подводимой в полости 3 и 8 подающих гидроцилиндров 4, в схеме привода бурильной машины предусмотрен гид- рораспределитель 32.

При подаче рабочей жидкости из напорной магистрали 5 насоса маслостанции 6 в бесштоковую полость 8 подающих гидроцилиндров 4 податчика 31 происходит смеще- ние поршней 30 вправо относительно жестко закрепленных корпусов гидроцилиндров 4, а следовательно, и режущего инструмента 27 на забой. При этом за один оборот шпинделя 2 происходит пульсирующая подача режуще- го инструмента 27 на забой в соответствии с профилем кулачка 19.

Для осуществления бурения длинных пространственно-ориентированных технологических скважин в автоматическом ре-

жиме в бурильной машине предусмотрена синхронизация подачи импульса силы на режущие кромки дифференциального режущего инструмента 27 в строгом соответствии с частотой вращения шпинделя 2 и наличие двух отрицательных обратных связей по крутящему моменту и усилию подачи на инструменте 27.

При увеличении момента сопротивления вращению режущего инструмента 27 гидродвигатель 1, а следовательно, и насос 10 снижают частоту вращения выходных валов 11 и 16. Это приводит к уменьшению на некоторую величину расхода рабочей жидкости в бесштоковой полости 8 и увеличению его в большей степени в штоковой полости 3 подающих гидроцилиндров 4 податчика 31, при этом возрастает давление рабочей жидкости в штоковой 3 и снижается в бесштоковой 8 полостях, что приводит к уменьшению скорости подачи режущего инструмента 27 на забой.

При уменьшении нагрузки (момента сопротивления вращению режущего инструмента 27, например, из-за бурения более мягких горных пород или выбросоопасных шахтопластов) на режущем инструменте 27 расход рабочей жидкости в напорной магистрали гидродвигателя 1 вновь увеличивается, как следствие возрастает частота вращения насоса 10. что ведет к увеличению подачи рабочей жидкости в напорную магистраль 9. Давление в последней повышается и открывается клапан 21, соединяя магистрали 5 и 9, т.е. обеспечивая дифференциальное включение гидроцилиндров 4. Вследствие этого уменьшения усилие подачи бурового става на забой и как следствие скорость его подачи, что предохраняет буровой став от перегрузки. Формула изобретения Бурильная машина по авт.св. № 1509521, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе машины за счет предохранения бурового става от перегрузок при изменении физико-механических свойств бурильной породы, машина сна бжена гидроклапаном давления, вход которого сообщен с напорной магистралью дополнительного насоса, а выход - с напорной магистралью маслостанции.