Автоматическое реверсивное устройство для подачи бурового инструмента Советский патент 1934 года по МПК E21B19/08 E21B44/00 

Изобретение касается автоматических реверсивных устройств для подачи бурового инструмента от одного не реверсивного электродвигателя с применением контактного электрического измерительного прибора (например, ваттметра), служащего для управления двумя сцепными муфтамн, включенными в передачу от электродвигателя к цепной звездочке талевого барабана и предназначенными для переключения управляемой ими зубчатой передачи с коническими колесами н& то или иное направление вращения означенного барабана. В предлагаемом -автоматическом реверсивном устройстве вал, передающий вращение упомянутой цепной звездочке, снабжен свободно вращающимся на нем навинтованным снаружи цилиндром, служащим для продольного перемещения вала. При означенном перемещении вала может производиться либо подача бурового инструмента на забой скважины, либо подъем его.

На чертеже фиг. 1 изображает общую схему устройства; фиг. 2-разрез фрикционной муфты; фиг. 3 разрез навннтавяняого цилиндра, служащего для продольного перемещения вала

На валу бурового двигателя 12 (фиг. 1), м«жду упругой муфтой и редуктором,

(11)

насажена коническая зубчаткл 1, которая сц&плена с зубчаткой 1, сидящей на валу 13. Этим осуществляется вращение вала 13 при работе бурового двигателя 12.

На валу 13 сидят фрикционные муфты 8 и 9. Кажяая фрикционная муфта (фиг. 2) состоит из двух частей 14 и 15. 1ервая представляет собою усеченный конус, который может перемещаться вдоль вала 13 по шпонке 26, заклиненной на этом, валу, а вторая-коническую зубчатку (на схеме зубчатка 2 или 2), с конической выемкой. Часть 15 свободно сидит на валу 13; при сцеплении ее с вглом 13 усеченный конус 14 входит в. коническую выемку части 15. Для предотвращения перемещения части 15 по валу 13 имеется врезное кольцо 16.

Кроме описанных выщемуфт на валу 13 расположено цилиндрическое зубчатое колесо 6. Конические зубчатые колеса 2 и 2 на-аод.ятся в зацеплении с зубчаткой 3, на валу которой сидит зубчатка 3, которая находится в зацеплении с зубчаткой 3, представляющей собою гашу, внутри которой проходит навинтованный снаружи цилиндр 17 (фиг. 3), внутри которого расположен вал 18. Цилиндр 17 перемещается благодаря вращению гайки 3 и увлекает яз собою вал 18

iliio чертежу вверх или вниз), так как при своем перемещении производит давление на врезное кольцо 19 или 20, в результате чего и совершается перемещение вала 18.

Вал 18 приводится во вращение цилиндрической зубчаткой 6; конец вала 18, имеющий квадратное сечение, может свободно проходить через квадратное отверстие ступицы зубчатки 6. Квадратное сечение конца вала и квадратное отверстие в ступице необходимы для беспрепятственного перемещения вала 18 и для передачи при этом вращающего момента с вала 13 на вал 18.

На валу 18 сидят фрикционное колесо 7 и муфта 21 (конструкция муфты такая же, как и муфт 8 и 9) с конической зубчаткой 4, находящейся в зацеплении с колесом 4, представляющим, кроме того, фрикционный диск, по которому может перемещаться, фрикционный диск 7, сидящий на валу 18 При продольном перемещении вала 18 последний сцепляется с колесом 4 либо посредством фрикционного диска 7, либо при помощи конической зубчатки 4, служащей для вращения колеса 4 в сторону, соответствуюц ую подъему бурового инструмента.

На валу колеса 4 насажена зубчатка 5, которая через зубчатку 5, червячное зацепление 22 и звездочку 23 для цепи Галля передает движение барабану лебедки, на который наматывается талевый канат, огибающий полиспаст, к подвижному блоку которого подвешен бурильный инструмент.

Вращение бурильного инструмента осуществляется буровым двигателем по общепринятой схеме.

Червячное зацепление 22 выбрано самозатормаживающимся, так что во время работы устройства, когда тормоза барабана лебедки отданы, создается гарантия от того, что инструмент, под действием собственного веса, опустится на забой скважины.

- Электрическая часть автомата состоит из однофазного ваттметра и двух электромагнитов (контакторов) 10 и 11. Ваттметр

/состоит из двух катушек-подвижной и

неподвижной. Подвижная катушка возбуждается трансформированным током двигателя и включена во вторичную обмотку трансформатора тока. Неподвижная катушка-катушка напряжения, включена в фазу III, в которую включена первичная обмотка трансформатора, и через омические сопротивления г в две другие фазы I и 11. Подвижная катушка имеет на себе контакты /,/, которые соединены между собою прово.аникаму. Ваттметр снабжен двумя шкалами, из которых верхняя г адуирована а kW, а нижняя делений не имеет.

На каждой шкале располож,ены два контакта; на верхней-d, d, на нижчей - е , е. Помощью этих перестанавливаемых контактов устанавливаются пределы нагрузок.

Электромз ниты 10 и 11 назначаются для управления фрикционными муфтами 8-и 9, для чаго якори их соединены шарнирно с рычагами, включающими и выключающими означенные муфты. Рычаг электромагнита 10 первого рода и имеет ось вращения в точке С, рычаг электромагнита 11- второго рода, с осью вращения в точке GI.

В цепи обмотки каждого из электромагнитов 10 и 11 расположены блокировочные выключатели, соответственно Ь, b или а, а, управляемые якорем другого электромагнита, соответственно 11 или 10. В цепи обмотки каждого электромагнита имеются оконечные выключатели К, k или k, k, управляемые, при продольном перемещении вала 18, укрепленными на нем упорами п или т

Контакты е, е ваттметра соединены между собою и с фазой П. Контакт d соединен с началом обмотки электромагнита 10. Конец обмотки соединен через якорь электромагнита 11, блокирующие выключатели 1, b и Л , К , с фазой III в точке 25.Контакт d соединен проводником черев блокирующие выключатели К, К с концом обмотки электромагнита 11; начало этой обмотки через блокирующий выключатель а, а я якорь электромагнита 10 соединено с фазой III в точке 25.

Работа предлагаемого устройства основана на изменении потребляемой мощности двигателя в зависимости от нагрузки на забое скважины. Изменение мощности фиксируется ваттметром, под влиянием изменения нагрузки, приче1м подвижная катушка ваттметра поворачивается вокруг своей оси, по ч асовой стрелке-при увеличении нагрузки и против часовой стрелки-при уменьшении се.;

Предположим, что нагрузка на забое скважины возрасла. Тогда соответственно потребляемая двигателем мощность тоже возрастет. Поавижная катушка ватiметра повернется вокруг своей оси п часовой стрелке и своими контактами f, / замкнет контакты df, е . Цепь электромагнита 10 окажется замкнутой, ток будет проходить по следующему пути: точка 24 фазы II, контакты е ,/,/, d, обмотка электромагнита 10, якорь электромагнита Неблокирующие выключатели 6, и и К К, точка 25 фазы Ш. Протекающий по обмотке электромагнита ток создает магнитный поток; якорь электромагнита 10, притягиваясь, увлекает за собой рычаг, который, поворачиваясь вокруг точки С, включает муфту 8. В результате включения муфты зубчатка 2 сцепляется с валом 13, от которого, через зубчатки 3-3 передает вращение гайке 3. Последняя вращаясь, перемещает сверху вниз винт 17, который, перемещаясь, увлекает за собой в том же направлении и вал 18, что выаывает уменьшение числа оборотов колеса 4 и нагрузки. Перемещение винта 17 происходит в данном направлении до тех пор, пока нагрузка не уменьшится до надлежащего значения. Если нагрузка не уменьшается, то перемещение будет происходить до тех пор, пока вал 18 не введет в коническую выемку зубчатки. 4 усеченный конус, сидящий на конце вала 18. Тогда произойдет включение муфты 21, которая сцепит зубчатку 4 с валом 18 и одновременно упор я, сидящий на валу 18, разомкнет выключатель Kf К , в результате чего цепь электромагнита 10 окажется разомкнутой. Перемещение вала 18 сверху вниа прекратится, так как гайка 3 не будет вращаться, но муфта 21 будет находиться во включенном состоянии; поэтому и зубчатка 4, сцепленная с налом Щ передаст вращение и крутящий момент всей системе зацеплений (зубчатки 4, 5, 5-червячное зацепление 22 звездочки 23) в направлении подъема инструмента; барабан лебедки натянет канат, от этого давление на забой уменьшится, а, с ним также уменьшится нагрузка двигателя. Как только нагрузка упадет, подвижная катушка ваттметра повернется против часовой стрелки и контактами /, / замкнет цепь электромагнита И.

Ток будет идти из точки 24 фазы П, через контакты е, /, /, d, выключатель К, К, обмотку электромагнита 11, блокирующий выключатель д, а, якорь электромагнита 10, в точку 25 фазы 111. Электромагнит 11 притягивает якорь, который с помощью рычага включает муфту 9. Последняя, включаясь, сцепляет зубчатку 2 с валом 13. Зубчатка 2 через зубчатки 3 и 3 приводит во вращение гайку 3 в направлении, обратном тому, какое имелось при включении муфты 8 (при подъеме инструмента). Тогда цилиндр 17 перемещается вместе с валом 18 по напрявлению снизу вверх.

Вал 18, перемещаясь, втягивает фрикционное колесо на диск 4, чем осуществляется передача крутящего момента от бурового двигателя к барабану лебедки, в направлении, обратном тому, которое получалось при включении муфты 21.

При работе фрикционного зацепления осуществляется подача (спуск) инструмента на забой скважины. Если нагрузка двигателя при данной скорости подачи инструмента, на забой не уменьшается, то муфта будет все время включена, и фрикционное колесо, под влиянием перемещения вала 18, будет перемещаться к центру диска 4.

11еремещение фрикционного колеса по направлению к центру диска 4 вызывает уменьшение передаточного числа, что, в свою очередь, вызывает увеличение скорости подачи. От увеличения скорости подачи увеличивается нагрузка двигателя. В каком-то положении фрикционного колеса контакты /, / отойдут от контактов d, е; цепь электромагнита 11 разомкнется, якорь электромагнита отпадет, и муфта 9 выключится; фрик.ционное колесо будет находиться в том положении, в каком оно находилось в момент выключения муфты 9; при этом будет иметь место подача с некоторой определенной скоростью. Контакты /, / занимают некоторое среднее положение между контактами d, d. При увеличении нагрузки контакты /, /, соприкасаясь с контактами d, е , замыкают цепь электромагнита 10/ в результате чего вал 18 перемещается сверху вниз; вместе с ним перемещается и фрикционное колесо. При перемещении фрикционного колеса, по направлению от Центра, скорогтй подачи инсфумента иа забой будет умены11п:ься а вместе с этим будет умень щать я и нагрузка двигателя. При этом возможны два случая: в одном из них контакты /, / размыкают цепь электромагнита 10; тогда получится уменьщенная по сравнению с предыдущим подача. В другом случае, когда нагрузка уменьщилась незначительно,цепь электромагнита будет оставаться замкнутой, фрикционное колеео,нер€мещайсь,выйдет из зацепления с диском 4, муфта 21 сцепит зубчатое колесо 4 с диском 4, и произойдет подъем инструмента. При подъеме, когда нагрузка на забое значительно упадет, контакты /, / отойдут от контактов rf, е , цепь электромагнита 10 разомкнется, но муфта 21 будет включена, Отчего будет соверщаться подъем инструмента. Нагрузка будет падать, и тогда контакты / / замкнут цепь электромагнита:И. и будет происходить подача инструмента. Блокировочные выключатели а, а и Ъ, Ъ служат для предотвращения одновременного включения муфт 8 и 9. Выключатели /С;/С и/С, К, размыкаемые при воздействии на; них упорами /гаи соответственно и, служат для размыкания цепей электромагнитов 11 и соответственно 10 с целью предотвращения поломок механизма, которые имели бы место при сходе гайки 3 с цилиндра 17 в случае постоянно увеличивающейся или постоянно уменьщающейся нагрузки. Предмет изобретения. 1. Автоматическое реверсивное устройство для подачи бурового инструмента или т. п. от одного не реверсивного электродвигателя с применением контактного электрического измерительного прибора (например, ваттметра), включенного в цець электродвигателя и служащего -для управления, в зависимости от на грузки двигателя, двумя сцепными муфтами, включенными в передачу от электро-двигателя к цепной звездочке тал вою барабана и преаназначенными для переключения управляемой ими зубчатой передачи с коническими колесами на то или иное направление вращения талевоги барабана, отличающееся тем, что вал 18, приводимый электродвигате..1ем во вращение посредстром зубчатий передачи 6, 6 и передающий вращение упомянутой цепной звездочке через посредство нубчатого колеса 4, снабжен свободно вращающи ся на валу 18 и навинтованным снаружи цилиндром 17, служащим для продольного перемещения вала 18 при вращении гайки 3 с зубчатым коническим венцом от зубчатки 3, вращаемой в ту или иную сторону при сцеплении спаренной с нею щестерни 3 с вышеуказанными коническими колесами 2 или 2, с той целью, чтобы при продольном перемещении вала 18 последний сцеплялся с колесом 4 либо посредством фрикционного диска 7, укрепленного на 18 и служащего для вращения колеса 4 в сторону, соответствующую подаче бурового инструмента на забой скважины, либо посредством конической зубчатки 4, служащей для вращения колеса 4 в сторону, соответетвующую подъему бурового инструмента. 2.При устройстве по п. 1, с целью переключения зубчатой передачи 2, 2, 3 на то или иное направление вращения, применение фрикционных муфт 8 и 9, управляемых электромагнитами 10 и 11, цепи KOTOpbix замыкаются и размыкаются соответственно нагрузке электродвигателя контактным электрическим измерительным прибором. 3.При устройстве по п. 2 применение в цепи обмотки каждого из электромагнитов 10 и 11 блокировочного выключателя, соответственно b,b или , управляемого якорем другого электромагнита, соответственно 11 или 10. 4.При устройстве по пп. 2 и 3 применение в цепи обмотки каждого из элоктромагнитов 10 и 11 оконечного выключателя соответственно К , К или АГ, К, управляемого при продольным перемещении вала 18 укрепленным йа-нем упором, соответственно .я или,/и. -. .,- , . . . , -.,. . ...Х --- 5/ i,

-w Wirtd-trWXiXJiVurxyTj-w-w-irf j