Устройство управления бурильной машиной

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора , датчики крайних положений перфоратора и предохранительный узел от заклинивания бурового инструмента при бурении трещиноватых пород, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности, предохранительный узел выполнен в виде последовательно соединенных коммутирующего злемента ИЛИ, переключателя и датчика рас-, хода сжатого воздуха, установленного в магистрали привода вращения бурового инструмента, при этом выход переключателя соединен с блоком распредеg лителей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

\ 4 ЛЮ

РЕСПУБЛИК

3Ш) Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВО . ()@, p p, e, «

Н д Щ 1 1

ТЕХ««««Щ „ ««,а « .«1 ж««иота««« (21) 3556394/22-03 (22) 24.02.83 (46) 23.09.84. Бюл. и 35 (72) П.С.Питьман, А.Е.Тетемадзе и Г.И.Сердюков (71) Завод горного оборудования

"Коммунист" (53) 622.24(088.8) (56) 1. Патент США N- 3561542, кл. 173-1, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 583292, кл. Е 21 В 45/00, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, датчики крайних положений перфоратора и предохранительный узел от заклинивания бурового инструмента при бурении трещиноватых пород, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности, предохранительный узел выполнен в виде последовательно соединенных коммутирующего элемента ИЛИ, переключателя и датчика рас-, хода сжатого воздуха, установленного в магистрали привода вращения бурового инструмента, при этом выход переключателя соединен с блоком распределителей. е

1 1114

Изобретение относится к устройствам управления бурильными установками.

Известно устройство управления бу" рильной машиной, содержащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, и датчики крайних положений перфоратора )1) .

Это устройство выполняет автомати- 10 ческий режим бурения, но не обеспечивает предохранения бурового инструмента от заклинивания при бурении трещиноватых пород.

Известно также устройство, содер- 15 жащее привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводов перфоратора, датчики крайних положений перфоратора и предохра-2б нительный узел, выполненный в виде последовательно соединенных между собой цатчика скорости вращения и .ре-. ле скорости вращения, подключенного к коммутирующим элементам НЕ и ИЛИ, 25 причем входы блока контроля скорости вращения соединены с приводом вращения бурового инструмента и блоком управления, а выходы — с блоком распределителей включения приводов перфоратора (2j .

Однако устройство. ввиду применения датчика скорости вращения бурового инструмента, кинематически связанного с, приводом вращения последнего и соедн 35 ненного с реле скорости, требует специальной конструкции перфоратора, что вызвано необходимостью передачи вращения от привода вращения на датчик скорости. Это усложняет устройство в 40 целом и снйкает его эксплуатационную надежность, так как перфоратор является при бурении источником значитель-": ных динамических и вибрационных нагрузок на все элементы, кинематичес- 4 ки связанные с перфоратором.

Цель изобретения — увеличение надежности устройства управления бурильной машиной.

Поставленная цель достигается тем,5О что в устройстве управления бурильной машиной, содержащем привод вращения бурового инструмента, блок управления, соединенный с блоком распределителей включения приводом перфорато- 55 ра, датчики крайних положений перфоратора и предохранительный узел от за-. клинивания бурового инструмента при

786 2 бурении трещиноватых пород, предохранительный узел выполнен в виде последовательно соединенных коммутирующет Ь элемента ИЛИ, переключателя и датчика расхода сжатого воздуха, установленного в магистрали привода вращения бурового инструмента, при этом выход переключателя соединен с блоком распределителей.

На чертеже приведена схема устройства управления бурильной машиной.

Устройство состоит из перфоратора

1 с приводом вращения бурового инструмента, блока 2 управления, соединенного с блоком 3 распределителей включения приводов перфоратора, в котором размещены распределители включения ударника перфоратора 4, привода вра- щения бурового инструмента (вращателя) 5, прямой подачи 6, распределителя 7 реверса подачи, промывки 8, продувки 9, датчиков 10 и 11 крайних положений перфоратора на податчике, предохранительного устройства 12, включающего в себя устройство 13, создающее. перепад давления при расходе

1 сжатого воздуха в магистрали привода вращения бурового инструмента, и устройства 14, воспринимающего этот перепад давлений и производящего переключения в цепи сигнальных линий от блока управления к распределителям включения приводов перфоратора. Для соединения устройства 14,с распределителем 7 реверса служит коммутирующий элемент ИЛИ 15. Устройство 14 представляет собой подпружиненный пружиной

16 пневмораспределитель с двумя камерами 17 и 18 управления, соединенными с устройством 13.

Устройство управления бурильной машиной работает следующим образом.

Во время бурения блок управления выдает сигнал Х, поступающий в камеры управления распределителей включения ударника перфоратора 4, вращателя бурового инструмента 5, промывки

8, и сигнал W поступающий на вход пневмораспределителя 14. Один выход . пневмораспределителя 14 соединен с камерой управления распределителя 6 прямой подачи, а другой через коммутирующий элемент ИЛИ 15 — с камерой управления распределителя ? реверса подачи.

Включенный распределитель 5 вращателя бурового инструмента подает сжатый воздух во вращатель пер3 1114786 форатора с расходом Q, который, проходя через устройство 13 для с оздания перепада давления, выдает сигнал U u V в камеры 18 и 17 управленйя

Ю пневмораспределителя 14. При этом, .если бурение происходит без заклинивания бурового инструмента в шпуре, т.е. при нормальной скорости вращения бурового инструмента, значение сигнала U превышает значение сигнала V и пневмораспределитель 14 включен в положение, при котором сигнал

W через указанный пневмораспределитель поступает в камеру управления распределителя 6 включения прямой пода-1 5 чи (сигнал И1) .

По окончании бурения шпура датчик

10 выдает сигнал t на блок 2 управления, который снимает сигналы Х и W что приводит к отключению распредели- о телей ударника перфоратора 4, вращателя бурового инструмента 5, промывки 8 и, соответственно, прямой подачи

6, и подает сигнал Y на блок 3, что приводит к .включению распределителя 25

9 продувки, и сигнал Z пройдя через элемент ИЛИ 15,включает распределитель

7 реверса (сигнал S) . При возврате перфоратора 1 в исходное положение датчик 11 выдает сигнал r на блок 2 управления, который, в свою очередь, снимает сигналы Y u Z что приводит к выключению устройства.

При этом величины указанных сигналов, за исключением сигнала V, равны

35 величине сетевого давления сжатого воздуха р.

При падении при бурении шпура бурового инструмента в трещину скорость

I вращения последнего резко снижается, что приводит к подпору" сжатого возуха в магистрали привода вращателя урового инструмента, т.е. к резкому понижению расхода сжатого воздуха в этой магистрали до значения Q> (аварийный).

При величине расхода (ц разница величин сигналов U u V уменьшается до величины, при которой пружина 16 пневмораспределителя 14 переключает 50 последний в положение, при котором сигнал W через указанный пневмораспределитель (сигнал W ) и через элемент

ИЛИ 15 (сигнал S) включает распределитель V реверса подачи, а сигнал 55

И/ из камеры управленйя распределителя, 6 прямой подачи через пневмораспределител 14 стравливается в ат— мосферу. Это приводиФ к реверсированию перфоратора. После освобождения бурового инструмента скорость вращения последнего, а следовательно, и расход сжатого воздуха в магистрали привода вращения восстанавливаются, при этом восстанавливается и разность величин сигналов U u V при этом разность усилий, создаваемых камерами 17 и 18 управления, превышает усилие пружины 16 и пневмораспределитель

14 устанавливается в положение, соответствующее нормальному режиму бурения.

Предлагаемое устройство можно реа" лизовать для управления бурильными машинами бурильных установок типа

УБШ с описанным алгоритмом работы и применением в качестве предохранительного от заклинивания бурового инстру- мента устройства, представляющего собой датчик контроля расхода, параметры которого подбираются таким образом, чтобы он срабатывал в аварийной ситуации, при снижении расхода сжатого воздуха в магистрали привода вращателя до критического значения, со- ответствующего определенной критической скорости вращения бурового инструмента. Такими параметрами могут. быть сечение дроссельного отверстия и величина усилия пружины пневмораспределителя.

Так как привод вращателя перфоратора обычно представляет собой пневмо- или гидродвигатель, который при определенном расходе рабочей жидкости обеспечивает вполне определенную и соответствующую этому расходу скорость вращения, то, следовательно, при создании сопротивления вращению расход этот будет снижаться (внутренние утечки двигателя значительного влияния на это не оказывают) .

Например, для вращателя бурильной

1 головки установок типа УБШ в нормальном режиме бурения при скорости вращения около 200 об/мин необходим расход сжатого воздуха Q=6 м /мин °

При принудительном торможении вращателя до его полной остановки внутренние утечки составляют примерно

0,05 м /мин. Таким образом, настроив датчик контроля расхода на срабатывание при расходе сжатого воздуха в магистрали привода вращателя на критический расход (аварийная ситуа- ция), например, G 3 м /мин, можно

1114786

ВНИИПИ Заказ 7706 Тираж 564 Подиисаое

Филиал ППП затеет" ° г.Ужгород, уа.Проектиаа, 4 обеспечить срабатывание блокировки при уменьшении скорости вращения до

10-15 об/мин и т.д.

Преимущество изобретения заключается в том, что датчик расхода предохранительного устройства может быть установлен на пневматической магистрали непосредственно за распределителем включения привода вращателя, благодаря этому устройство не подвержено воздействию динамических и вибрационных нагрузок, которым подвергаются устройства, механически связанные с перфоратором. Предлагаемое устройство более доступно для ре- 15 гулирования, так как располагается непосредственно у пульта управления бурением а не на податчике Упрощается также и коммутация устройства °

Кроме того, в устройстве не требуется применение специальной конструкции перфоратора, предусматривающей кинематическое соединение с датчиком скорости. Все это приводит к повышению надежности предлагаемого устройства управления бурильной машиной.

Однозначность аварийной ситуации (заклинивание бурового инструмента в шпуре) при косвенном методе контроля вращения подтверждается тем, что для пневмо- и гидродвигателей зависимость между скоростью вращения.и расходом рабочей жидкости через двигатель почти прямо пропорциональна.