Устройство для автоматического регулирования нагрузки на буровой инструмент Советский патент 1938 года по МПК E21B44/04 E21B19/08 

Успешность бурения скважин в сильной мере зависит от правильной регулировки давления на забой. Обычно станки для разведочного бурения бывают снабжены приспособлениями, регулирующими давление на забой, но эта регулировка в большинстве станков позволяет создавать лишь приблизительно постоянное давление на забой.

Наиболее совершенной регулировкой давления на забой представляется регулировка давления в зависимости от возникающего в штангах крутящего момента, так как при этом учитываются все факторы бурения, вплоть до случайных.

Предлагаемое устройство для автоматического регулирования нагрузки на буровой инструмент основано именно на таком принципе, при котором давление на забой изменяется автоматически в зависимости от величины крутящего момента на штангах.

На чертеже фиг. 1 изображает схему автоматического регулирования; фиг. 2-осевой разрез диференциала и фиг. 3-вид сбоку с частичными

разрезами диференциала, подпружиненной рейки и распределительного золотника.

Буровой инструмент, закрепленный в патроне /, приводится во вращение через посредство зубчатой передачи 2-3 от главного вала 4 станка, который связан с валом .5 двигателя через посредство диференциала 6. Диференциал состоит из двух конических шестерен 7 и , сидящих на валах и 5, и двух конических шестерен сателлитов 9 и 10, охваченных снаружи зубчатым венцом 11, закрепленным на осях 12 шестерен сателлитов. Зубчатый венец сцеплен с зубчатой рейкой 13, нагруженной заключенной в цилиндр 14 спиральной пружиной 15 с регулирующей гайкой 16. Другбй конец зубчатой рейки скреплен с двухпоршневым золотником 17, находящимся в распределительном цилиндре 18.

Нажатие на буровой инструмент осуществляется поршнем 19 гидравлического цилиндра 20, насаженным на шпиндель 21 буровой штанги 22; полости гидравлического цилиндра 20 сообщаются при помощи трубок 23

и 24 с распределительным цилиндром 18, заключающим в себе золотник /7. С другой СТОРОНЫ 75 снабжен трубкой 25, соединенной с нагнетательным насосом, и трубкой 26 для отвода жидкости.

При вращении приводящей конической шестерни диференциала зубчатый венец не позволяет осям сателлитов вращаться вокруг главного вала. Вследствие этого вращение приводящей конической шестерни передается помощью сателлитов на другую коническую шестерню.

Для удержания цилиндрической шестерни с сателлитами от вращения вокруг главного вала необходимо приложить некоторый крутящий момент, величина которого в два раза более, чем крутящий момент на главном валу, а следовательно, и на штангах. Пользуясь этим свойством диференциальной передачи, можно точно определить крутящий момент, возникающий в штангах при их работе.

Размеры спиральной пружины 75 должны быть таковы, чтобы усилие, возникающее в рейке от крутящего момента в диференциале, полностью воспринималось пружиной.

При вращении бурового инструмента на главном валу возникает некоторый крутящий момент, величина которого равна крутящему моменту на штангах. Этот момент воспринимается диференциалом и передается на пружины, которые несколько сжимаются от усилия, возникающего в рейке, и тем самым позволяют последней опускаться, благодаря чему золотник распределительного цилиндра также несколько опустится. При незначительной величине крутящего момента, возникающего в штангах, пружины дадут небольшую осадку, и поэтому в распределительном цилиндре будет открыто верхнее отверстие и, следовательно, жидкость, накачиваемая по трубке 25, будет да вить на верхнюю часть поршня 19 гидравлического цилиндра. Увеличение давления вызовет увеличение крутящего момента, что отзовется на распределительном цилиндре, так как пружина

сделает большую осадку и золотник цилиндра опустится, причем его поршни перекроют отверстия, соединяюш,ие распределительный цилиндр с гидравлическим цилиндром. При дальнейшем увеличении крутящего момента золотник еще больще опустится, откроется нижнее отверстие, вследствие чего жидкость станет давить снизу, разгружая буровой инструмент.

Уменьшение давления вызовет уменьшение крутящего момента, что соответствующим образом отзовется на пружине и распределительном цилиндре. Вода станет поступать сверху и т. д.

В случае возникновения сильного крутящего момента от случайных факторов (вывал, зашламмовывание, прижог коронки и т. п.) пружины сильно сожмутся, поршни перейдут в нижнее положение и вода будет поступать снизу гидравлического цилиндра, производя не только разгрузку снаряда, но и подъем инструмента.

Величину допускаемого крутящего момента можно очень легко регулировать нажатием пружины при помощи винтового приспособления. Подъем поршня при перестановке „кремальеры осуществляется вручную при помощи рычага, которым поршни распределительного цилиндра вместе с рейкой и пружиной опускаются книзу, и, следовательно, вода пойдет в нижнюю часть гидравлического цилиндра.

Предмет изобретения.

Устройство для автоматического регулирования нагрузки на буровой инструмент, отличающееся применением для перемещения связанного с буровой штангой поршня 19 в гидравлическом цилиндре 20, в зависимости от сопротивления пород бурению, диференциала 6, коробка которого выполнена в виде зубчатого венца 7/, сцепленного с рейкой 75, несущей золотник 77 для переключения подачи воды по ту или другую сторону поршня.