Гидропривод бурильной установки Советский патент 1993 года по МПК E21C5/08 

СО

С

Сущность изобретения: гидропривод содержит насос, гидроцилиндр подачи, гидромотор вращения бурового инструмента, гидрораспределитель, регулируемый дроссель для варьирования скорости вращения гидромотора, по меньшей мере три обратных клапана и односторонний гидрозамок. Полость управления гидрозамка гидравлически соединена со штоковой полостью гидроцилиндра подачи. Подклапанная полость гидрозамка гидравлически соединена со сливной гидромагистралью. Надклапанная полость гидрозамка гидравлически соединена с выходом гидромотора вращения бурового инструмента. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидроприводам бурильных установок, используемых для вращательного бурения шпуров и скважин.

Известный гидропривод бурового станка, включает гидронасос постоянной производительности, гидромотор вращения и гидроцилиндр подачи буровой штанги. Параллельно подсоединены к напорной магистрали насоса одна из рабочих полостей гидроцилиндра подачи и одна из рабочих полостей гидромотора вращения, многопозиционный гидрораспределитель с гидролиниями, подсоединенными к рабочим полостям гидромотора вращения и гидроцилиндра подачи, регулятор потока с входом, подсоединенным к гидролинии между распределителем и одной из рабочих полостей гидромотора вращения, регулируемые

дроссели и сливные гидролинии. С целью повышения надёжности работы гидропривода за счет снижения вё роятн остй заКл й: нивания бурового инструмента при бурении, параллельное сообщение напорной магистрали насоса с одной из рабочих полостей гидроцилиндра подачи и с одной из рабочих полостей гидромотора вращения выполнено в одной из позиций гидрораспределителя. К гидролинии, сообщающей гидрораспределитель и другую из рабочих полостей гидроцилиндра подачи, подключена сливная гидролиния, в которой расположен один из регулируемых дросселей, а другой из регулируемых дросселей установлен в гидролинми, связывающей гидрораспределитель и одну из рабочих полостей гидроцилиндра подачи, при этом выход регулятора потока подсоединен к сливном гидролинии.

vj 00 00

N) СО

О

Известный гидропривод бурильный установки, выбранный в качестве прототипа, включает в себя насос, гидроцилиндр подачи и гидромотор вращения бурового инструмента, напорную гидромагистраль, подсоединенную через гидрораспределитель к входу гидромотора с поршневой полостью гидроцилиндра , и регулируемый дроссель для варьирования скор ости вращения гидромотора, расположенный в гидролинии, сообщающей напорную гидр оматйстраль гидромотора со сливной магистралью.

Для повышения надежности работы гидропривода за счет увеличения степени синхронности между усилением подачи и нагрузкой на гидромоторе как в режиме нормального бурения, так и в режимах заклинивания инструмента и прохождения им пустот при одновременном сохранении неизменного направления вращения инструмента, гидропривод имеет по крайней мере три обратных клапана, один из которых установлен своим входом в направлении гидромотора в гидромагистрали, сообщающий выход гидромотора с поршневой полостью гидроцилиндра, другой обратный клапан расположен в напорной магистрали гидромотора между его входом и гидрораспределителем, причем вход этого обратного клапана направлен в сторону гидрораспределителя, а третий обратный клапан расположен в дополнительной гидромагистрали, соединяющей вход гидромотора с поршневой полостью гидроцилиндра, при этом вход третьего обратного клапана направлен в сторону поршневой полости гидроцилин- дра.

Известный гидропривод бурильной установки работает следующим образом.

При включении буровой установки рабочая жидкость от насоса поступает к трехпозиционному гидрораспределителю. В нейтральном положении данного гидрораспределителя рабочая жидкость направляется в гидробак.. При включении гидрораспределителя бурильной установки на бурение рабочая жидкость через обратный клапан подается к гидромотору вращения бурового инструмента, Начинается вращение бурового инструмента и одновременно подача (слив) рабочей жидкости от гидромотора через обратный клапан в поршневую .полость гидроцилиндра.

Шток гидроцилиндра, выдвигаясь, посредством стального каната и роликов подает податчик, а следовательно, и буровой инструмент на забой. Так как гидромотор вращения бурового инструмента и гидроцилиндр подачи бурового инструмента соединены последовательно, то каждое

изменение частоты вращения гидромотора вызывает соответствующее изменение скорости подачи податчика. При равномерном вращении гидромотора обеспечивается

равномерная подача; обеспечивается также остановка в случае заклинивания бурового инструмента, податчика. Усилие подачи гидроцилиндра регулируется предохранительным клапаном, крутящий мо0 мент гидромотора - предохранительным клапаном, а скорость вращения гидромотора - дросселем.

При включении гидрораспределителя на отвод бурового инструмента рабочая

5 жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра, при этом шток гидроцилиндра втягивается и посредством стального каната, а также роликов возвращает буровой инструмент в исходное положение, а

0 рабочая жидкость из поршневой полости гидроцилиндра через обратный клапан подается к гидромотору, сохраняя его вращение в ту же сторону, что и при движении на забой, и предотвращая таким образом свин5 чивание и заштыбовку бурового инструмента. Слив жидкости в этом случае от гидромотора осуществляется в гидробак через предохранительный клапан, при давлении его настройки.

0Недостатком известного гидропривода бурильной установки является наличие повышенного давления рабочего агента в сливной магистрали гидромотора в момент возвращения бурового инструмента в ис5 ходное положение.

Цель изобретения - повышение надежности работы гидропривода за счет снижения возможности заклинивания бурового инструмента при отводе его в исходное по0 ложение.

На фиг.1 показана принципиальная схема гидропривода; на фиг.2 и 3 - бурильная установка, вид сверху и слева с гидроприводом.

5Гидропривод бурильной установки размещен на направляющей рямы 1, на которой установлен податчик 2 с гидромотором 3 вращения. Буровой инструмент 4 навинчен с помощью резьбы (не показана) на

0 шпиндель податчика 2. К гидроцилиндру 5 подачи бурового инструмента 4 прикреплен стальной канат 6, один его конец огибает ролики 7 и 8, а другой конец прикреплен к корпусу податчика 2. Стальной канат 9 од5 ним концом закреплен к раме 1, огибает ролики 10 и 11, а другой его конец прикреплен к корпусу податчика 2. Насос 12 соединен напорной гидромагистралью 13 с подводящим каналом гидрораспределителя 14, один отводящий канал которого соединен гидромагистралью 15 с вторым обратным клапаном 16 и гидромагистралью 17 с входом 18 гидромотора 3, а другой канал гидромагистралью 19 - с рабочей штоковой полостью 20 отвода от забоя бурового инс- трумента 4. Выход 21 гидромотора 3 соединен гидромагистралью 22 через первый обратный клапан 23, гидромагистрали 24 и 25 с рабочей поршневой полостью 26 гидроцилиндра 5 подачи бурового инструмента 4 на забой. Вход 27 первого обратного клапана 23 направлен в сторону гидромотора 3, и рабочая жидкость может поступать по гидромагистралям 22 и 24 только в направлении поршневой полости 26 гидроцилиндра 5. Полость 26 гидроцилиндра 5, в свою очередь, соединена гидромагистралью 25 через третий обратный клапан 28 и гидромагистраль 29 с напорной гидромагистралью 17. Вход 30 обратного клапана 28 направлен в сторону поршневой полости 26 гидроцилиндра 5. Второй обратный клапан 16 установлен между местом соединения гидромагистралей 29 и 17 и гидрораспределителем 14 с возможностью пропуска- ния рабочей жидкости к гидромотору 3, т.е. вход 31 обратного клапана 16 направлен в сторону гидрораспределителя 14. Отводящая гидромагистраль 22 и сливная гидромагистраль 32 соединены с помощью гидромагистралей 33 и 34, между которыми установлен предохранительный клапан 35. К напорной магистрали 13 через гидромагистрали 36 и 37 подсоединены предохранительный клапан 38 и дроссель 39 с регулятором 40, сливной канал 41 которого соединен со сливной гидромагистралью 32 и гидробаком 42.

Односторонний гидрозамок 43, своей полостью управления 44 и гидромагистра- лями 45 и 19 соединен со штоковой полостью 20 гидроцилиндра 5; своей подклапанной полостью 46 и сливной гидромагистралью 47 соединен с гидробаком 42, а надклапанной полостью 48 и гидрома- гистралями 49, 33, 22 соединен с выходом 21 гидромотора 3.

Гидропривод бурильной установки работает следующим образом.

При включении бурильной установки рабочая жидкость от насоса 12 по магистрали 13 поступает к трехпозиционному гидро- распределителю 14. В нейтральном положении данного гидрораспределителя рабочая жидкость по гидромагистрали 32 направляется в гидробак 42. При включении гидрораспределителем 14 бурильной установки на бурение рабочая жидкость по гидромагистрали 15 через обратный клапан 16 и гидромагистраль 17 подается к гидромотору 3 вращения бурового инструмента 4. Начинается вращение бурового инструмента 4 и одновременно подача (слив) рабочей жидкости от гидромотора 3 по гидромагистрали 22 через обратный клапан 23, затем по гидромагистралям 24 и 25 в полость 26 гидроцилиндра 5. Шток 50 гидроцилиндра 5, выдвигаясь, посредством стального каната 6 и роликов 7 и 8 подает податчик 2, а следовательно, и буровой инструмент 4 на забой. Так как гидромотор 3 вращения бурового инструмента 4 и гидроцилиндр 5 подачи бурового инструмента 4 соединены последовательно, то каждое изменение частоты вращения гидромотора 3 вызывает соответствующее изменение скорости подачи податчика 2. При равномерном вращении гидромотора 3 обеспечивается равномерная подача; обеспечивается также остановка в случае заклинивания бурового инструмента 4 податчика 2. Усилие подачи гидроцилиндра 5 регулируется предохранительным клапаном 35, крутящий момент гидромотора 3 - предохранительным клапаном 38, а скорость вращения гидромотора 3 - дросселем 39.

При включении гидрораспределителя 14 на отвод бурового инструмента 4 рабочая жидкость по гидромагистрали 19 поступает в штоковую полость 20 гидроцилиндра 5. при этом шток 50 гидроцилиндра 5 втягивается и посредством стального каната 9, а также роликов 7 и 11 возвращает буровой инструмент4 в исходное положение, а рабочая жидкость из поршневой полости 26 гидроцилиндра 5 по гидромагистрали 25 через обратный клапан 28, затем по гидромагистралям 29 и 17 подается к гидромотору 3, сохраняя его вращение, в ту же сторону, что и при движении на забой, и предотвращая таким образом свинчивание и заштыбовку бурового инструмента 4. Слив жидкости в этом случае от гидромотора 3 осуществляется в гидробак 42 по гидромагистралям 22, 33 и 49 через односторонний гидрозамок 43 и по сливной гидромагистрали 47. Запорный элемент гидрозамка 43 открывается при наличии давления в полости управления 44. соединенной гидромагистралями 45 и 19 со штоковой полостью 20 гидроцилиндра 5 и через гидрораспределйтель14 и гидромагистраль 13 с насосом 12.

Использование изобретения повышает надежность работы гидропривода за счет снижения возможности заклинивания бурового инструмента при отводе его в исходное положение, также снижается давление рабочего агента в сливной магистрали гидромотора вращателя, увеличивается крутящий момент на гидромоторе, улучшается тепловой режим гидропривода и уменьшается расход электроэнергии.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Гидропривод бурильной установки, включающий насос, гидроцилиндр подачи, гидромотор вращения бурового инструмента, напорную гидрбмагистраль, подсоединенную через гидрораспределитель к входу гидромотора, с выходом, сообщенным с поршневой полостью гидроцилиндра, регулируемый дроссель для варьирования скорости вращения гидромотора, расположенный в гидролинии, сообщающей напорную гидромагистраль гидромотора со сливной гидромагистралью, установленный своим входом в направлении гидромотора в гидромагистрали, сообщающей выход гидромотора с поршневой полостью гидроцилиндра, первый обратный клапан, расположенный в напорной гидромагистра- ли гидромотора между его входом и гидрораспределителем второй обратный клапан, выход которого направлен в сторону гидрораспределителя, и расположенный в дополнительной гидромагистрали, соединяющей вход гидромотора с поршневой полостью гидроцилиндра, третий обратный клапан, вход которого направлен в сторону поршневой полости гидроцилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе за счет снижения возможности заклинивания бурового инструмента при отводе его в исходное положение, он снабжен односторонним гидрозамком, полость управления которого гидравлически соединена со штоковой полостью гидроцилиндра подачи, при этом подклапанная полость гидрозамка гидравлически соединена со сливной гидромагистралью, а надклапанная полость гидрозамка гидравлически соединена с выходом гидромотора вращения бурового инструмента.

ф& 4

Фиг. 2

Фиг.З