Гидравлическая система управления подводным противовыбросовым оборудованием

 

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЬМ ПРОТИВОВЫБРОСОВШ ОБОРУДОВАНИЕМ, включающая источник гидравлической энергии, пульт управления с блоками формирования и гидравлического преобразования коммутационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор , соединительные и управляющие гидролинии с гидрораспределителямй, обратными клапанами и предохранительную гидроаппаратуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы системы и осуществления варьируемой последовательности срабатывания исполнительных механизмов , блок формирования коммутационной команды выполнен в виде зубчатореечной передачи с возможностью установочного поворота зубчатого колеса , a подводный коллектор - в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчйто-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически связаны соответственно с блоком гидравлического преобразования ком .мутационной команды и цоворотной обоймбй, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи. 2.Система поп.1 отличающаяся тем, что поворотная обойма снабжена гидравлическими соединителями , a часть обратных клапанов установлена в каждом из приемных гнезд и гидравлических соединителей. 3.Система по п.1 отличающаяся тем, что угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 2Л/п, где п число команд. 4.Система по п.1 отличают щ a я с я тем, что блок гидравлического преобразования коммутационной команды выполнен в виде гидро цилиндра с двумя раздельньми штокаОС QD Ю 4i. ми переменного и постоянного ходов, гидроаккумулятора, который сообщен с гидроцилиндром, причем шток постоянного хода имеет регулировочное приспособление. 5.Система по п.1 отличающ a я с я тем, что с целью повьппения скорости срабатывания системы, пульт управления снабжен дополнительньми гидрораспределителём с гидроцилиндром его привода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1089240

3(5g Е 2 ф,""(ч г ..

/ /:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ., Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 3541700/22-03 (22) 13.01.83 (46).30.04.84. Бюл. У 16 (72) С.И. Андреев и В.А. Стуров (71) Волгоградский завод буровой техники (53) 622.245.48(088.8) (56) 1. Патент США - 3460614 кл. 166-6, опублик. 1969.

2. Патент Великобритании Ô 1505496, кл. Е1Г44, опублик. 1978 (прототип). (54) (57) 1 . ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕИА

УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫИ ПРОТИВОВЫБРОСОВЫИ ОБОРУДОВАНИЕМ, включающая источник гидравлической энергии, пульт управления с блоками формирования и гидравлического преобразования коммутационной команды,. гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор, соединительные и управляющие I гидролинии с гидрораспределителямй, обратными клапанами и предохранительную гидроаппаратуру, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы системы и осуществления варьируемой последовательности срабатывания исполнительных механизмов, блок формирования коммутационной команды выполнен в виде зубчатореечной передачи с возможностью установочного поворота зубчатого колеса, а подводный коллектор — в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчато-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически связаны соответственно с блоком гидравлического преобразования ком,мутационной команды и поворотной обоймой, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи.

2. Система по п.1 о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что поворотная обойма снабжена гидравлическими соединителями, а часть обратных клапанов установлена в каждом из приемных гнезд и гидравлических соединителей.

3. Система по н.1 о т л и ч а ю - Я щ а я с я тем, что угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 2Г /и, где и число команд.

4. Система по п.1 о т л и ч а ю — . м щ а я с я тем, что блок гидравлического преобразования коммутационМв4 ной команды выполнен в виде гидро-! цилиндра с двумя раздельными штоками переменного и постоянного ходов, М гидроаккумулятора, который сообщен Ж с гидроцилиндром, причем шток пос-. Ф© тоянного хода имеет регулировочное 4 приспособление. CO

5. Система ио п.1 о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что с целью повьппения скорости срабатывания. системы, пульт управления снабжен дополни- ф тельными гидрораспределителем: с гидроцнлиндром его привода.

1 10892

Изобретение относится к горной промышленности, в частности .к гидравлическим системам управления противовыбросовым оборудованием, применяемым при бурении скважин с подводным

5 расположением устья скважины.

Известна гидравлическая система управления подводным противовыбросовым оборудованием, включающая источник гидравлической энергии, предохранительную аппаратуру и управляюще-регистрирующий клапанный блок Г13.

Недостатком гидравлической систе-. мы является то, что при возрастании числа команд необходимо пропорциональное увеличение гидроклапанов, в результате чего снижается надежность работы гидросистемы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является гидравлическая система управления подводным противовыбросом, оборудованием, включающая источник гидравлической энергии, пульт управления с блоками фор- 5 мировання и гидравлического преобразования коммутационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор, соединительные и управляющие гидролинии с гидрораспределителями, обратными клапанами, и предохранительную гидроапйаратуру (21.

Недостатком гидравлической системы является то, что затруднено осуществление варьируемой последовательности подачи управляющих сигналов и соответственно срабатывания исполнительных механизмов. Кроме того,надежность гидросистемы снижается при увеличении количества коммутационных команд, возрастают ее габариты и масса.

Цель изобретения — повышение надежности работы системы и осуществле45 ние варьируемой последовательности срабатывания исполнительных меха.низмов

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлической системе управления, включающей, источник гид50 равлической энергии, пульт управления с блоками формирования и гидрав.лического преобразования коммутаци онной команды, гидравлически сообщенный с пультом подвижный коллек5 тор, соединительные и управляющие гидролинии с гидрораспределнтелями, обратными клапанами, и предохрани40 2 тельную гидроаппаратуру, блок формирования коммутационной команды выполнен в виде зубчато-реечной передачи с возможностью ус гановочного поворота зубчатого колеса, а подводный коллектор — в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчато-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически сообщены соответственно с блоком гидравлического преобразования коммутационной команды и поворотной обоймой, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи.

Кроме того, поворотная обойма снабжена гидравлическими соединителями, а часть обратных клапанов уста-. новлена в каждом нз поиемных гнезд и гидравлических соединителей.

Угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 2У/и, где и число команд.

Блок гидравлического преобразования коммутационной команды выполнен в виде гидроцилиндра с двумя раздельными штоками переменного и постоянного ходов, гидроаккумулятора, который сообщен с гидроцилиндром, причем шток постоянного хода имеет регулировочное приспособление.

Пульт управления снабжен дополнительным гидрораспределителем с гндроцилиндром его привода.

На фиг. 1 показана функциональная схема гидросистемы, пульт управления; на фиг. 2 — функциональная схема подводного коллектора и аккумуляторной станции; на фиг. 3 — подводочный коллектор; на фнг. 4 — разрез

А-А на фиг. 3.

Гидравлическая система управления подводным протнвовыбросовым оборудованием состоит из пульта 1 (фиг. 1), подсоединенного к источнику гидравлической энергии в виде трубопровода 2, запитанного от насосно-аккумуляторной станции, подводного коллектора 3 (фиг. 2), подводной аккумуляторной станции 4 и связывающих подводную и надводную части гидросистемы гидрокоммуникаций канала 5 управления, силового канала 6 и контрольного канала 7 (фиг. 1 и 2). Блок формирования коммутационной команды пульта 1 управления представлен. зубчато-реечной передачей в виде рукоятки 8 с

10892 з фиксатором 9, взаимодействующим с гнездами 10, расположенными на пане— ,ли с угловым шагом 360, рейки 11, которая входит в зацепление с зубчатым венцом 12, жестко соединенным со ступицей 13 обгонной муфты 14, на.ружная обойма которой выполнена заод-. но с рукояткой 8.

Блок гидравлического преобразователя коммутационной команды пульта 1 управления выполнен в виде последовательно гидравлически соединенных гидроцилиндра 15 с двумя раздельными штоками постоянного и переменного ходов, гидрораспределителя 16 и гидро15 аккумулятора 17. Для компенсации влияния внешних условий на шток 18 постоянного хода установлены регулировочные гайки 19. Шток 20 переменного хода взаимодействует с рейкой

1 1

Запоршневая полость 21, образованная поршнями штоков 18 и 20, посредством гидрораспределителя . 16 с ручным управлением, поочередно подключается или к гидроаккумулятору 17 пульта 1 или через дополнительный гидрораспределитель 22 и канал 5 управления гидрокоммуникаций, к подводному коллектору 3 (фиг. 2). Для увеличения быстродействия системы при30 вод дополнительным гидрораспределителем 22 (фиг. 1) осуществляется гидроцилиндром 23, соединенным через клапан 24 давления, который в свою очередь соединен с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 и настро- . ен на избыточное давление, создаваемое гидроаккумулятором 17 с гидро" распределителем 16 блока гидравлического преобразователя коммутацион- 40 ной команды.

Для управления подводными исполнительными механизмами, имеющими различное рабочее давление, например, универсальным превентором и плашечным превентором со срезными плашками, пульт содержит вспомогательный распределитель 25, регулируемый редукционный клапан 26 и манометр 27.50

Для осуществления операций контроля за состоянием подводного коллектора

3 (фиг. 2) подводный аккумуляторной станцией 4 и ее подзарядки, пульт содержит нормально открытый вентиль 55

28 (фиг. 1), расходомер 29, манометр 30, нормально закрытый вентиль

31, и посредством контрольного кана40 4 ла 7 соединен с подводной частью системы управления.

Подводная часть системы включает в себя подводную аккумуляторную станцию 4 (фиг. 2), содержащую группу гидроаккумуляторов 32, обратный клапан 33, редукционный клапан 34 и управляемый обратный клапан 35, которые íàстроены на основное рабочее давление исполнительных механиз-! мов, а также подводный коллектор, в виде неподвижного блока зубчато-рычажного гидравлического механизма в виде установленного на кронштейне

37 следящего гидроцилиндра 38, связанным посредством кинематической цепи с поворотной обоймой 39, центральный стержень 40 (фиг, 4), внутри которого просверлены каналы. Приемные гнезда 41 (фиг..3 и 4), имеют заходную фаску и уплотнительные 42 (фиг. 4), причем гнезда расположены в неподвижном блоке 36 по одной окружности равномерно с угловым шагом, равным угловому шагу блока формирования коммутационной команды. Центральные отверстия гнезд 41 пер"крыты обратным клапаном 43. Полости, перекрытые обратными клапанами 43, имеют выходные сверления, с установленными в них посредством резьбовых втулок 44 кольцевыми уплотнениями

45, служащих для герметизации стыковочной поверхности неподвижного блока приемных гнезд 41 подводного коллектора 3 с приемным гнездом блока превенторов (не показаны).

В случае управл"ния элементами, находящимися на направляющей. секции эти сверления могут заканчиваться штуцерами для подсоединения гибких шлангов. Так, например, одно из приемных гнезд 41, минуя приемное гнездо блока превентора, посредством контрольного канала 7 связано с пультом 1 управления. На центральном стержне 40 йосредством разрезного кольца 46, болтов 47 и шпонки 48 крепится кронштейн 37, на котором установлен следящий гидроцилиндр 38.

Штоковая полость следящего гидроцилиндра 38 (фиг. 2) посредством силового канала 6 и дополнительного распределителя 22 (фиг. 1) пульта 1 управления соединена или с напорной или сливной магистралью пульта, а эапоршневая полость посредством канала управления 5 (фиг. 1 и 2) через дополнительный гидрораспределитель

5 10892

22 соединена или с гидроаккумулятором 17 или через гндрораспределитель с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 соответственно.

Посредством кронштейна 37 (фиг. 3 и 4) подводный коллектор 3 связан с направляющей секцией подводного противыбросового оборудова.:ня и осуществляется его стыковка с приемным гнездом блока превенторов.Следящий гидроцилиндр 38 связан с поворотной обоймой 39 подводного коллектора 3 рейкой 49 (фиг. 3 и 4), которая перемещается по Т-образному пазу, выполненному .на корпусе 50 гидроцилиндра 39 и связана с его штоком

51 посредством оси 52. Рейка 49 входит в зацепление с зубчатым венцом, выполненным за одно целое со ступицей 53 (фиг. 4) обгонной муфты, при этом наружной обоймой обгонной муфты является центральная втулка 54 поворотной обоймы 39. От осевого перемещения ступица. 53 фиксируется разрезным кольцом 55. Поворотная абай.2 ма выполнена в виде герметизирующего устройства .с уплотнениями 56 и

57, которые герметизируют кольцевое пространство над приемными гнездами, и установленными на нем двумя диамет= рально расположенными выдвижными гидравлическими соединителями 58 и 59 (фиг.,2-4). Поворотная обойма 39 (фиг. 4) посредством центральной втулки 54, опирающейся на опорный подшипник 60, воспринимающий усилие гидростатического давления, имеет возможность вращения вокруг центрального стержня 40 неподвижного блока 36 приемных гнезд 4. Вунтренняя полость

40 подшипника 60 загерметизирована уплотнением 61. Гидралические соединители 58 и 59 посредством трубопроводов 62 и 63 и кольцевых расточек центральной стволки 54, уплотненных

45 резиновыми кольцами 64, соединена с подводящими каналами, просверленными . с центральным стержнем 40. Оба гидравлических соединителя 58 и 59 содержат заходной конус, узел 65 уплотнения (фиг. 2 и 4) стыковочной по50 верхности и центральное отверстие, перекрытое обратными клапанами 66 и

67 соответственно. Причем, соединитель 58, установленный в напорной магистрали, выполнен с односторонним штоком 68, а его обратный клапан 66, установленный в полости, ограниченной гайкой 69, связан посредством стерж40 6 ня и гайки 7, с отжимным диском 71 и имеет вазможность взаимодействия в конце хода стыковки с фланцем 72 расточки корпуса соединителя. Соединитель 59, установленный в сливной магистрали, выполнен с двухсторонним штоком 73, и в крышке 74 имеет сквозное отверстие. Верхние запоршневые полости обоих соединителей 58 и 59 посредством трубопровода 62, кольцевой расточки центральной втулки 54, подводящего канала центрального стержня 40, силового канала 6 (фиг.1 и 2) через дополнительный гидрораспределитель 22 (фиг. 1) пульта 1 управления соединены или с напорной

3 или сливной 75 магистралью пульта 2. Нижние штокавые полости обоих соединителей 58 и 59 (фиг. 2-4) посредством трубопровода 63 (фиг.4), кольцевой расточки центральной втулки 54, подводящего канала центрального стержня 40, канала управления 5 {фиг. 1) через дополнительный гидрораспределитель 22 соединены или с гидроаккумулятором 17 или через гидрораспределитель 16 с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 блока гидравлического преобразователя коммутационной команды.

Работа гидравлической системы управления подводным противовесовым оборудованием осуществляется следующим образом.

Команды управления задаются в виде угла поворота рукоятки 8 от исходного положения до требуемого гнезда 10, соответствующего определенной функции определенного исполнительного механизма. При повороте рукоятки. 8 от требуемого гнезда 10 и ее фиксации в ней гидрораспределитель 16 установлен в положении, при котором запоршневая полость 21 гидроцилиндра 15 соединена с гидроаккумулятором 17, а штоковые полости — со сливной магистралью 75. Под действием избыточного давления гидроаккумулятора 17 штоки 18 и 20 перемещаются. Причем, шток 18 перемещается на постоянный ход, а шток 20— на ход, величина которого определена углом поворота рукоятки 8. Таким образом, в .полости 21 создается объем, имеющий постоянную и переменную составляющие, т.е. происходит преобразование формы коммутационной команды. При переключении гидрораспределителя 16 во второе положение, за108924

„35

7 поршневая полость 21 соединяется через дополнительный гидрораспределитель 22, который установлен в соответствующее положение, и через ка- . нал 5 управления — с подводным кол5 лектором 3, а ш--новые полости — с напорной магистралью пульта 1 управления. В дополнение к этому, давление также подается к клапану давления 24. При этом, поршни штоков 1 8 1ð и 20 вытесняют объем жидкости, находящейся в полости 21, который подается в штоковые полости соединителей 58 и 59 и в запоршневую полость следящего гидроцилиндра 38. Причем, объем жидкости, затрачиваемый на выдвижение штоков 68 и 73 соединителей из приемных гнезд 41 равен постоянной составляющей передаваемого объема, а диаметр штока 51 следящего гидроцилиндра и передаточное число реечного зацепления имеют такие характеристики, при которых происходит преобразование переменной составляющей предаваемого объема в угол25 поворота поворотной обоймы 39, равной углу поворота рукоятки 8 пульта 1 управления. Таким образом, первоначально происходит выдвижение штоков 68 и 73 из приемных гнезд 41, . а затем разворот поворотной части 39 . на заданный угол, при этом заходные конусы штоков 68 и 73 оказываются над соответствующими приемными гнездами, соединенными с исполнительным механизмом. После полного вытеснения поршнями штоков 18 и 20 заданного объема жидкости из полости 21 давление в ней падает, срабатывает клапан

24 давления и давление напорной ма4О гистрали подается в гидроцилиндр 23 привода дополнительного гидрораспре-. делителя 22, который устанавливается во второе положение, при этом запоршневые полости соединителей 58 и 59

45 и штоковая полость следящего гидроцилиндра 38 соединяются через силовой канал 6 с напорной магистралью, а штоковые полости соединителей и запоршневая полость гидроцилиндра 38 через канал 5 управления с гидроаккумулятором 17. Происходит выдвижение штоков 68 и 73, которые, взаимодействуя заходным конусом с заходной фаской приемного гнезда 41, обеспечивают механическую ориентацию положения соединителей 58 и 59 по отношению к приемным гнездам. В конце хода стыковки, когда узел уплотнения 65

0 8 вошел в приемное гнездо 41, герметизируя стыковочную поверхность, отжимной диск 71 взаимодействует с фланцем 72 расточки корпуса соединителя 58, а заходные конуса штоков 68 и 73 взаимодействуют с обратными клапанами 43 приемных гнезд, при этом происходит принудительное открытие обратных клапанов 66 и 43, в результате чего давление жидкости может подаваться к исполнительному механизму, а отработанная жидкость выбра-. сывается из исполнительного механизма через соответствующее приемное гнездо, центральное отверстие штока 73, обратный клапан 67 и отверстие крышки 74 в море (предполагается

% использование нетоксичной жидкости).

При подаче давления в штоковую полость следящего гидроцилиндра 38, шток 51, поскольку он связан с поворотной обоймой 39 посредство обгонной муфты, перемещается в исходное положение. Вся жидкость, вытесненная из штоковых полостей соединителей 58 и 59 и запоршневого пространства следящего гидроцилиндра 38, подается по каналу 5 управления через распределитель 22 и гидроаккумулятор 17. Таким образом, эта гидравлическая цепь образует замкнутую гидравлическую систему. Окончание сра-! батывания исполнительного механизма определяется по расходомеру 29, причем гидрораспределитель 16 вручную переводится в исходное положение. ,При этом,, возвратная пружина гидроцилиндра 23 вытесняет жидкость из-за поршневого пространства, создавая давление, открывающее клапан 24 давления, поскольку давление, подводимое к этому клапану из поршневого пространства 21 гидроиилиндра 15, связанного в этот момент с гидроаккумулятором 17, меньше давления, развиваемогр воэЬратной пружиной.

При перемещении штока гидроцилиндра

23 гидрораспределитель 22 устанавливается в исходное положение. Система готова к передаче новой коммутационной команды.

Для управления элементами подводного оборудования, имеющего разные рабочие давления, напорная магистраль

Пульта посредством вспомогательного гидрораспределителя 25 подключается к силовому каналу 6 или напрямую пли через управляемый редукпионный клапан 26. Для обеспечения совместимос10892 ти работы подводной аккумуляторной станции 4 с слстемой передачи команд, имеющий вышеописанную логику, она соединяется с силовым каналом 6 через редукционный 34 и управляемый об- 5 ратный 35 клапана, которые настроены на основное рабочее давление исполнительных механизмов, для экстренного оперативного срабатывания, например, плашечных превенторов, соединителя стояк-превентор, задвижек манифольда. Запитывание аккумуляторной станцйи происходит через обратный клапан 33 по контрольному каналу.7 при открытом вентиле 23.

При .Осуществлении операции Контроль", при которой проверяется работоспособность узла 65 уплотнения и герметичность каналов 6 и 7 гидрокоммуникаций, вентиль 28 должен находиться в закрытом положении, а контроль давления производится по манометру

3Q, показания которого должны совпадать с показаниями манометра 27. При управлении универсальным превентором регулирование давления ниже основного осуществляется редукционным кла10

40 паном 26, а контроль ведется по манометру 27. При этом, управляемый обратный клапан отсекает подводную аккумуляторную станцию 4 от силового канала 6, поскольку в этом режиме больших расходов не требуется.

При изменении температуры окружающей среды, а также первоначальной настройки с целью компенсации постоянных зазоров в обгонных муфтах и реечных зацеплениях, ход штока 18 регулируется посредством гаек 19, а правильность регулировки проверяется по совпадению приемного гнезда

II Il

Контроль подводного коллектора со штоком 68 при подаче команды "Конти р ль из любого промежуточного положения рукоятки &..При этом вентиль

28 перекрывается,а контроль совпадения ведется по манометру 30.

При использовании предлагаемого изобретения обеспечивается упрощение. надводной и подводной частей аппаратур, обеспечивается относительно высокая технологичность изготовления и надежность работы конструкции.

1089240

1089240

Фиг. 8

Составитель В. Захаров

Редактор E. Лушникова Техред С.Мигунова Корректор А. Ференц

Заказ 2890/29 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", .г..ужгород, кл. Проектная, 4