Исполнительный механизм подачи бурового инструмента Советский патент 1982 года по МПК E21B19/08 E21B44/02 

Изобретение относится к исполнительным механизмам подачи бурового инструмента и может быть применено в нефтяной промышленности, а именно на буровых установках, и предназначено для автоматического регулирования с цифровым электрическим управлением подачей бурового инструмента.

Известно устройство подачи бурового инструмента .

Известен также исполнительный механизм подачи бурового инструмента, содержащий основание с двигателем, который через редуктор связан с барабаном буровой лебедки, и узел обратной связи с тормозной системой лебедки 2.

Недостаткомсистемы-является низкий коэффициент полезного действия узла обратной связи, что требует мощного двигателя и снижает показатели качества подачи бурового инструмента.

Цель изобретения - повышение плавности подачи бурового инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что корпус редуктора выполнен с возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратной связи выполнен в виде тросоприемного барабана, установленного на i корпусе редуктора, при этом трос соединен с рычагом тормозной системы лебедки.

На фиг.Д изображен исполнительный механизм подачи бурового инструмента; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство содержит.основание 1, на которс посредствомгшарнира 2 эа10

креплен основной корпус 3. Основной корпус 3 снабжен приводом 4 поступательного перемещения, котогмлй связывает его с основанием 1.

Внутри основного корпуса 3 смон15тированы редуктор 5, корпус 6 которого снабжен опорами 7 и 8 качения :(подшипниками}, посредством кото1Ялх он смонтирован в основном корпусе 3. Выстроходный входной вал

209редуктора 5 посредством муфты

10соединен с электрического двигателя 11. Выходной тихоходный

.вал 12 редуктора 5 снабжен фракционным ирижимным роликом 13, который посредстве привода 4поступательного перемещения находится в силовом контакте с тормозным шкивом 14 барабана лебедки 15.

На корпусе б редуктора 5 смонтирован тросоприемный барабан 16 с тросом 17, который через направляютие ролики 18 и 19 соединен с тормозной системой лебедки 15, тормозной рычаг 20 которой снабжен грузом 21 для тормозного усилия. Питание электродвигателя:ц осуществляется по кабелю 22. Исполнительный механизм подачи б рового инструмента работает следующим образом. Перед началом подачи бурового ин струмента барабан лебедки 15 под действием груза 21, создающего усилие на тормозном рычаге 20, находится в заторможенном состояния. При этом посредством привода 4 поступательного перемещения основной корпус электромеханического исполни тельного механизма поворачивается на шарнире 2 так,-что фрикционный прижимной ролик 13 вводится в силовое зацепление с шкивом 14 (ребор дой.) барабана лебедки 15..Так как натяжение троса барабана лебедки 15 создаваемое весом бурового инструме та, меньше тормозного усилия, разви ваемого тормозным рычагом 20 с грузом 21, опускание бурового инструмента не происходит. Для йсуществления подачИ буровог инструмента на вход электродвигателя 11 по кабелю 22 подают управляющее напряжение от блока управления, реализующего тот или иной закон регулирования. На быстроходном валу 9 редуктора 5 электродвигателем 11 создается крутящий момент, который увеличивается редуктором 5 за счет его передачи прикладывается .к шки ву 14 барабана лебедки 15 через .выходной тихоходный вал 12 редуктот ра 5 и фрикционный РОЛИК 13. Так как крутящий момент, развиваемый «.электродвигателем 11, на выходном «тихоходном валу 12 редуктора 5 мень ше тормозного усилия, а вал электро двигателя 11 начал вращ&тъся, корпу 6 редуктора 5 под действием сил реакции от крутящего момента, развиваемого на его заторможенном тихоходном валу 12, начина ет вращатьс в направлении, противоположнс м направлению вращения электродвигателя 11, наматывая на тросоприемный барабан 16,.укрепленный на корпусе редуктора 5, трос 17, усилие натяжения которого передается с помощью направляющих роликов 18 и 19 на тор мозной рычаг 20 с грузсял 21. дан того, чтобы такое, вращение было возможно, корпус б редуктора 5 выполнен подвижным относительно основного корпуса 3 электрсхмеханнгческого исполнительного механизма, что обеспечивается посадкой его в корпус 3 на подшипниках 7 и 8. Фик iсация положения (неподвижность) корпуса б в отсутствие управляющего напряжения обеспечивается натяжением троса 17 и трением в передачах редуктора и в электродвигателе. Как только барабан 16 вместе с корпусом б начинает вращаться, наг матывая трос 17, тормозной рычаг 20 с грузом 21 начинает перемещаться вверх и растормаживает барабан лебедки 15 до тех пор, пока суммарные сила, .енные к барабану лебедки, обусловленные весом бурового инструмента и крутящим моментом, развиваемым на Фрикционном ролике 13, не превзойдут тормозных усилий, развиваемых тормозным рычагом 20 с грузом 21, после чего произойдет трогание барабана лебедки 15 и его вращение . Реборда тормозного шкива лебедки 15 при этом начинает вращать прижимной ролик 13 электромеханического. исполнительного механизма в сторону, в которую этот ролик вращался бы, если бы не был прижат к реборде, при неподвижном корпусе б и лебедке 16. Скорость вращения вала 12 при этом возрастает, что вызывает снижение скорости вращения тросоприемного барабане.16, уменьшение механического моменta, передаваемого от корпуса 6 на этот барабан, и следовательно/ уменьшение натяжного усилия, передаваемого через трос 17 к рычагу 20, что уменьшит дальнейший приподъем тормозного рялчага 20 с грузом 21, и следовательно, снизит растормаживание лебедки 15 и дальнейшее увеличение скорости ее вращения, is этом проявляется влияние отрицательной обратной связи. При пропорциональном выравнивании окружных скоростей лебедки 15 и вала электродвигателя 11 корпус б редуктора 5 и тросоприемный барабан 16 становятся неподвижными. При этом становится неподвижньнл тормозной рычаг 20 с грузом 21, дальнейшее растормаживание лебедки прекращается, вращение барабана лебедки 15, а следовательно и подача бурового инструмента принимают характер установившегося движе- ния. При увеличении скорости вращения барабана лебедки 15 сверх скорости установившегося режима (это возможно, например, за счет уменьшения коэффициента трения тормозных колодок и тормозHOio шкива 14 лебедки, или за счет снижения скоРости вращения электродвигателя 11, управляемого от блока управления) скорость вращения вала 12 увеличится по сравнению с той, которую он может получить от ведущего вала 10 (от электродвигателя 11) через

редуктор 5 при заданном уровне управляющего напряжения на электродвигателе 11 от управляющего блока (не показан), При этом корпус б редуктора и тросоприемный барабан 16 начнут вращаться, поменяв направление вращения таким образсм, что трос 17 сматывается с барабана 16, позволяя рычагу 20 осуществлять притормаживание под действием груза 21. Скорость вращения лебедки станет уменьшаться до тех пор пока скорость вращения лебедки 15 и электродвигателя 11 снова не выравняются (с учетом коэффициента передачи) .

Таким образом, скорость вращения барабана лебедки 15, а следовательно и подача бурового инструмента, станут проп фциональньв4И скорости вращения вала электрического двигателя 11, Нарушение этого баланса скоростей приводит к приподниманию или затормаживанию барабана лебедки и следовательно, к ускорению или замедлению подачи бурового инструмента. При этом роль, исполняемая электромеханическим исполнительным механизмом - управление подачей бурового инструмента, осуществляете; посредстве имеющихся s нем элементов жесткой отрицательной обратной связи.

Для управляемого изменения скорости подачи бурового инструмента блок управления, обрабатавающий закон регулировгшяя (действуювц по программе),, взиенять управля1ос«е« напряжение на электродаигателм Иг которое подается по кабели 22.

Вместо электродвигателя могут использоваться и другие сервоприводы, например пневмодвигатель и т.д.

Выполнение редуктора подвижным, свободно вращающимся на подшипниках, посредством которых он соединен с основным корпусом, и установка на подвижном корпусе редуктора тросоприемного барабана позволят значительно упростить конструкцию, Простота и компактность повышают также надежность исполнительного механизма в работе.

Формула изобретения

Исполнительный механизм подачи бурового инструмента, содержащий основание с двигателем, который

через редуктор связан с барабаном буровой лебедки, и узел обратной связи с тормозной системой лебедки, отличающийся тем, что, с целью повьииения плавности

подачи бурового инструмента, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратной связи выполнен в виде тросоприемного барабана, установленного на корпусе редуктора, при этсм трос соединен с рычагом тормозной системы лебедки .

Источники информации,

35 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 606995, кл. Е 21 В 44/00, 1975.

2.Патент CtaA 2657011, УКЛ. 254-173, 1953.

/ У f /// / Jf / ///|f/ //Л(// //Лf// f//ff /f f// r/// /Jf/ / / // //// / / // / /

фиг.2