Гидропривод бурового станка Советский патент 1993 года по МПК E21C1/00 

Изобретение относится к бурению, конкретно к вращательному бурению, и может быть применено в шпиндельных буровых станках с гидравлической подачей и креплением колонн.

Известна гидросистема бурового станка, содержащая гидрораспределитель для управления гидропатронами, гидроцилиндры подачи, штоковые полости которых гидравлически соединены с одним из выходов гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, а поршневые полости которых гидравлически соединены через параллельно установленные дроссель и обратный клапан со вторым выходом гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, а также гидробак.

В описанной системе имеется вероят- ность ошибки управления, и, как следствие, риск поломки породоразрушающего инструмента, т.е. уменьшается собственно надежность бурового станка.

Известен также гидропривод бурового станка, принятый в качестве прототипа изобретения. Отличие известного гидропривода от вышерассмотренного решения заключается в том, что поршневые полости гидроцилиндров подачи гидравлически соединены через параллельно установленные клапан давления и обратный клапан со вторым выходом гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи.

Описанная схема обладает недостаточной надежностью в режиме бурения на пяVJоо

00

ho

N

те, т.е. при работе на твердых породах. Кроме того, система имеет недостаточное быстродействие управления в условиях проходки го рных пррсп с переменными физи-. ко-мехэническими свойствами, вследствие чего снижается эффективность бурения.

Цель изобретения-повышение надеж-, ности работы бурового станка при бурении горных пород высокой твердости за счет обеспечения ЕГоШожн рсти поддержания оптимального усилия подачи на буровой инструмент при одновременном повышении эффективности бурения неоднородных гор- ных пород за счет повышения быстродействия управления процессом бурения в зависимости от физико-механических свойств породы. .,-.:......

Поставленная цель достигается тем, что в известный гидропривод бурового станка, включающий гидропатроны, рабочие полости которых гидравлически соединены с одним из выходив гидрораспределителя управления гидропатронами, гидроцилиндры подачи, штоковые полости которых гидравлически соединены с одним из выходов гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, а поршневые полости которых гидравлически соединены через параллельно установленные клапан давления и обратный клапан со вторым выходом гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, гидрораспределитель для -управления гидропатронами, входы которого гидравлически соёдинё ны соответственно с гидронасосом тидропатронов и с баком для рабочей жидкости, гидрораспрёделитель для управления гидроцилиндрами подачи, входы которого гидравлически соединены соответственно с гидронасосом гидроцилиндров подачи и с баком для рабочей жидкости, - введён дополнительно клапан давления с двумя полостями управления, а второй выход гидрораспределителя для управления гидропатронами гидравлически соединен через параллельно установленные, дроссель и дополнительный клапан давления с поршневыми полостями гидро- цйлиндров подачи, при этом одна из полостей управления дополнительного клапана давления гидравлически соединена с пбрш- нёвыми полостями гидроцилиндров подачи, а вторая полость управления дополнительного клапайа давления гидравлически соединена со вторым выходом гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, причем гидронасос гидропатронов установлен с возможностью гидравлического соединения через каналы гидрораспределителей для управлениятид

ропатронами с каждым из выходов последнего,

На чертеже изображена принципиаль- . ная схема гидропривода бурового станка.

Гидропривод содержит гидропатроны 1, рабочие полости которых соединены с одним из выходов гидрораспределителя 2 для управления гидропатронами 1,гидроцилиндры 3 подачи, штоковые полости кото0 рых гидравлически соединены с одним из выходов гидрораспределителя 4 для управления гидроцилиндрами 3, поршневые полости гидроцилиндров 3 гидравлически соединены через параллельно установлен5 ные клапан 5 давления и обратный клапан 6 со вторым выходом гидрораспределмтеля 4, Входы гидрораспределителя 4 гидравлически соединены соответственно с гидронасосом 7 гидроцилиндров подач .и с баком 8;

0 Входы гид рораспределителя 2 гидравлически соединены соответственно с гидронасосом 9 и с баком 8 для рабочей жидкости. Кроме того, гидропривод включает дроссель

10. . -.-

5 Новым в гидроприводе является наличие дополнительного клапана 11 давления с двумя полостями 12, 13 управления. При . этом второй выход гидрораспределителя 2 гидравлически соединен через параллельно

0 установленные дроссель 10 и клапан 11с поршневыми полостями гидроцилиндров 3, причем полость 12 управления дополнительного клапана 11 гидравлически соединена с поршневыми полостями

5 гидроцилиндров 3; а полость 13 управления клапана 11 гидравлически соединена со вторым выходом гидрораспределителя 4. Гид-, ронасос 9 гидропатронов 1 установлен с возможностью гидравлического соедине0 ния через каналы гидрораспределителя 2 с каждым из выходов последнего.

Гидропривод бурового станка работает следующим образом.

В режиме бурения вращающаяся борш5 танга подается к забою гидроцилиндрами 3, для чего насос 7 через распределитель 4 известным образом соединяется со штоко- выми полостями указанных цилиндров. При этом вес буровой колонны уравновешивает0 ся настройкой клапана 5 давления, который подключен к поршневым полостям цилиндров 3,-По линии подключения жидкость, вытесняемая из цилиндров 3, через элементы 5-4 отводится на слив, а буровая колонна,

5 фиксируемая верхним гидропатроном 1, совершает рабочий ход одновременно с поршнями цилиндров 3. В конце хода подачи предусмотрен перехват патронов 1. Перехват начинается переключением распределителей 2,4 влево по схеме, когда жидкость

от насосов 7, 9 подается соответственно к патронам 1 и в поршневые полости цилиндров 3. При этом нижний патрон 1 фиксирует буровую колонну, верхний патрон раскрепляется и перемещается цилиндрами 3 вдоль колонны к верхней точке хода поршней. В верхней точке происходит переключение распределителей 2, 4 в исходное положение, перекрепление патронов t и начинается новый цикл бурения.

Кроме вышеописанных процессов в гидроприводе происходит подпитка дополнительным расходом для компенсации имеющихся утечек. Но при этом, в случае проходки однородных горных пород средней твердости утечки отсутствуют и указан- ный дополнительный расход имеет следующий путь: 7-2-10-5-4-8 и не оказывает влияния на работу гидропривода.,

Если необходимо бурение твердых пород, когда подача минимальна, а давление наибольшее (т.н. бурение на пяте), работа станка происходит в экстремальных условиях тяжелых нагрузок и сопровождается неизбежными утечками из находящихся под вышеуказанным давлением поршневых полостей цилиндров 3. Наличие утечек нарушает уравновешивающее действие этого давления на вес бурильной колонны, который через борштангу прикладывается к долоту, перегружая его. Чтобы избежать этого, упомянутый дополнительный расход направляется в поршневые полости по пути

: . .

компенсируя утечки, и восстанавливает тем

самым нарушенное равновесие. .

В случае бурения неоднородных по физико-механическим свойствам пород возможно резкое увеличение скорости подачи борштанги вплоть до падений и ударов о забой. При этом резко увеличивается поток жидкости из поршневых полостей цилиндров 3 и, вследствие возникающего переходного процесса, пропорционально возрастает перепад давления между входом и выходом клапана 5, обладающего определенным гидравлическим сопротивлением. Указанный возросший перепад давления прикладывается к полостям управления 12, 13 клапана 11, соответственно увеличивая проходное сечение последнего, а, значит, и дополнительный расход. В свою очередь, возросший дополнительный расход направляется в поршневые полости цилиндров 3 по пути ъ.

:7-, ;

ъ .

притормаживая опускание поршней в цилиндрах 3 и снижая тем самым нерегламентированное резкое увеличение скорости подачи. В результате исключаются падения и удары борштанги о забой. Таким образом, сглаживается переходной процесс и, по ме- 5 ре уменьшения скорости подачи, разность давлений между управляющими полостями 12, 13 соответственно уменьшается, сводя суммарное проходное сечение клапана 11 и дросселя 10 к величине калиброванного от0 верстия дросселя, когда упомянутая разностьдавлений достигает соответствующего значения;

Описанные процессы происходят автоматически, а их быстродействие, способст5 вующее эффективному затуханию переходных, явлений, ограничено только скоростью срабатывания элементов схемы, так что вмешательство бурильщика не требуется.

0 Полезный эффект от использования станка состоит в повышении износостойкости породоразрушающего инструмента и достигается за счет сокращения потребности инструмента на один буровой станок.

5 Изобретение может найти применение в горной промышленности при выполнении вращательного разведочно-поискового бурения, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуется проходка скважин

0 различного назначения.

Формула изобретения Гидропривод бурового станка, включающий гидропатроны, рабочие полости которых гидравлически соединены с одним из

5 выходов гидрораспределителя для управления гидропатронами, гидроцилиндры подачи, штоковые полости которых гидравлически соединены с одним из выхо- . дов гидрораспределителя для управления

0 гидроцилиндрами подачи, а поршневые полости которых гидравлически соединены через параллельно установленные клапан давления и обратный клапан с вторым выходом гидрораспределитёля для управления

5 гидроцилиндрами подачи, гидрораспределитель для управления гидропатронами, входы которого гидравлически соединены соответственно с гидронасосом гидропгт- ронов и с баком для рабочей жидкости, гид0. рораспределитель для управления

гидроцйлиндрами подачи, входы которого

гидравлически соединены соответственно с

гидронасосом гидроцилиндров подачи и с

баком для рабочей жидкости, и дроссель,

5 о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы бурового станка при бурении горных пород высокой твердости за счет обеспечения возможности поддержания оптимального усилия подачи на буровой инструмент при одновременном повышении эффективности бурения неоднородных горных пород за счет повышения быстродействия управления процессом бурения в зависимости от физико-механических свойств породы, он снабжен дополнительным клапаном давле-. ния с двумя полостями управления, а второй выход гидрораспределителя для управления гидропатронами гидравлически соединен через параллельно установленные дроссель и дополнительный клапан давления с поршневыми полостями гидроцилин

дров подачи, при этом одна из полостей управления дополнительного клапана давления гидравлически соединена с поршневыми полостями тидроцилиндров подачи, а вторая полость управления дополнительного клапана давления гидравлически соединена с вторым выходом гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подачи, причем гидронасос гидропатронов установлен с возможностью гидравлического соединения через каналы гидрораспределителя для управления гидропатронами с каждым из выходов последнего.

Сущность изобретения: гидропривод бурового станка содержит гидропатроны, гидрораспределитель для управления патронами, гидроцилиндры подачи, гидрораспределительдля управления гидроцилиндрами подачи, клапаны давления, обратный клапан, гидронасос гидропатронов, гидронасос гидроцилиндров подачи, дроссель и бак для рабочей жидкости. Выход гидрораспределителя для управления гидропатронами гидравлически соединен через параллельно установленные дроссель и клапан давления с пЬртнев ыми полостями гидроцилиндров подачи. Одна из полостей управления клапана давления гидравлически соединена с портШ в ьГми пб ло- стями гидроцилиндров подачи. Вторая полость управления клапана давления гидравлически соединена с выходом гидрорас- пределителядля .управления гидроцилиндра подачи-; Гидронасос гидропатронов гидравлически соединен чер ёз каналы гидрораспределителя для управления гидропатронами с каждым из выходов гидрораспределителя для управления гидропатронами. 1 ил. ел с