Вращательно-подающий механизм буро-ВОгО CTAHKA Советский патент 1981 года по МПК E21B44/08 E21B19/08 

(54) ВРАЩАТЕЛЬНО-ПОДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ БУРОВОГО СТАНКА бурового става, выход которого подключен через тиристорный ключ ко входу задатчика частоты вращения бурового става, причем датчик вибраций бурового става связан с ударным узлом. Параметры привода вращателя и ударного узла выполнены с соотнощениямиv. К 0,97 3UR() К 1,03 , стабилизированное напряжение питания задатчика. В; ТЦДзД - сопротивления потен.циометрического моста задатчика, Ом; К - статический коэффициент передачи привода вращателя; С -жесткость упругих элементов ударника, WM; rvi - масса ударника, кг. Кроме того, ударник выполнен в виде цилиндра, установленного на пружинах в первой буровой штанге, длина которого равна длине буровой штанги, а наковальня соединена с буровым инструментом и связана через скользяш.ее щлицевое соединение с переходником бурового става. На фиг. i изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- конструкция ударного механиз.ма. Вращательно-подающий механизм бурового станка (фиг. 1) содержит привод подачи, привод вращателя, включающий двигатель 1 и тиристорный преобразователь 2, буровой став 3, соединенный с двигателем 1 через редуктор и муфту, ударный узел 4, установленный в буровом ставе 3, датчик 5 вибраций бурового става, соединенный через тиристорный ключ 6 и задатчик 7 частоты вращения бурового става с тиристорным преобразователем 2. Ударный узел (фиг. 2) включает ударник 1, установленными на пружинах 2 в первой штанге 3 бурового става и наковальню 4, соединенную с буровым инструментом 5 и связанную через скользящее щлицевое соединение 6 с переходником бурового става 7. При работе бурового станка, вследствие наличия локальных неоднородностей породы на забое образуется волнообразная поверхность, возмущения от которой через буровой став на привод подачи и привод вращателя вызывают низкочастотные вибрации бурового станка. Если вибрации бурового става незначительны, тиристорный ключ 6 (фиг. 1) закрыт и ударный узел 4 работает на дорезонансной частоте, способствуя образованию волнообразности забоя, т. е. происходит интенсивное разрушение породы. При достижении вибраций бурового става настроечной величины (при этом вибрации станка достигают допустимой величины согласно санитарных норм СН 245-71)сигнал.-с датчика 5 вибраций достаточен для открытия ключа 6, при этом происходит переключение сопротивлений потенциометрического моста задатчика 7 и буровой став начинает вращаться с большей частотой. С увеличением.частоты вращения бурового става увеличивается частота внешних возмущений со стороны забоя и ударное устройство начинает работать на зарезонансной частоте, при этом колебания ударника 1 (фиг. 2) происходят в противофазе с внешни.ми возмущениями и ударный узел, создавая ударные воздействия на гребни волн забоя, вызывает их разрушение, тем самы.м способствуя снижению вибраций бурового става и бурового станка. При снижении вибраций тиристорный ключ (фиг. 1) закрывается, привод вращателя и ударный узел 4 начинают работать в первоначальном режиме интенсивного разбуривання забоя и т. д. Таким образом ударный узел постоянно способствует интенсивному разрушению породы, а контур обратной связи по вибрации управляет работой ударного узла и ограничивает вибрации на допустимом уровне. Энергия, переданная ударником 1 буровому инструменту через наковальню 4 (фиг. 2), определяется соотношением 4.Т Т -Т jXj. - соответственно. кинетическая энергия ударника до и после удара; ).-соответственно, скорость ударника до и после удара. Скорость ударника 1 после удара по наковальне определяется соотношением V Vo + R( O скорость движения наковальни 4, которая из-за постоянного контакта с забоем представляет .медленно движушуюся преграду; R. - коэффициент восстановления соударяющихся тел, т. е. ударника и наковальни (). Поскольку предлагаемым устройством вращательно-подающего механизма поддерживается околорезонансный режим работы ударника I, то V. Vo, V Vo и, соответственно f V C::RV . Тогда ДТ. |t( Увеличение энергии удара достигается за счет увеличения скорости V при работе ударника на околорезонансных режимах ( ). Соотношения параметров привода вращателя и- ударного узла обеспечивают выполнение данного условия, т. е. при отстройке работы ударника по частоте на величину Aw 0, В предлагаемом устройстве вращательно-подающего механизма бурового станка обеспечивается создание управляемых воздействий на забой скважины. Это приводит к повышению эффективности бурения, а именно к повышению производительности бурения за счет наложения ударных воздействий на буровой инструмент, ограничению параметров вибраций допустимыми значениями; снижению динамических нагрузок в элементах врашательно-подаюш,его механизма и повышению надежности его работы. Формула изобретения 1. Вращательно-подающий механизм бурового станка, содержащий привод подачи, привод вращателя, включающий двигатель и буровой став, состоящий из буровых штанг, ударного узла, включающего ударник, наковальню переходник и породоразрущающий инструмент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения созданием ynpaBviHeMbix ударных воздействий на буровой инструмент, он снабжен задатчиком частоты вращения бурового става, датчиком вибраций бурового става, тиристорным преобразователем и тиристорным ключом, при этом выход задатчика частоты вращения бурового става подключен ко входу тиристорного преобразователя, выход которого подключен к двигателю, причем последний связан с датчиком вибраций бурового става, выход которого подключен ез тиристорный ключ ко входу задатчика тоты вращения, причем параметры приа вращателя задатчика частоты враще, бурового става и ударного узла должбыть связаны соотнощениями 0,97/1, ) К 1,03 й Яг- ЯаКз- (К и -стабилизированное напряжение питания задатчика частоты вращения бурового става. В; KyjiR iR - сопротивления потенциометрического моста задатчика частоты вращения бурового става. Ом; - статический коэффициент передачи привода вращателя; -жесткость упругих элементов ударника, нм -масса ударника, кг. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, , с целью повышения энергии удара, ударвыполнен в виде цилиндра, длина котоо равна длине буровой штанги, а накоьня соединена с буровым инструментом вязана через скользящее шлицевое соеение с переходником бурового става. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 588339, кл. Е 21 В 17/06, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 466318, кл. Е 21 В 17/00, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 459574, кл. Е 21 В 5/00, 1960.