Гидравлическая бурильная машина

 

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет обеспечить защиту двигателя от перегрузок за счет увеличения быстродействия системы управления путем автоматизации ее работы . Машина включает вращатель 2 и податчик, каждый из которых имеет гидравлический реверсивный двигатель 5 и 1, гидравлический насос 9, напорные 10 и 11 и сливные 12,13 магистрали (М) двигателей 5,1,М, соединяющую М 13 с М 10, и бак. В М 7 установлен клапан-регулятор 14, канал 17

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А3

„SU „„143689 (51) 4 F. 21 С 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3754754/22-03 (22) 13.06,84 (31) 832145 (32) 14.06.83 (33) FI (46) 07.11.88. Бюл. У 41 (71) Ой Тампелла АБ (FI) (72) Зеро Хартиала, Яакко Куусенто и Ханну Паасонен (FI) (53) 622, 233 ° 55 (088 ° 8) о (56) Авторское свидетельство СССР

У 563491, кл. Е 21 С 5/00, 1973.

Патент Финляндии 9 56722, кл. Е 21 С 5/16, опублик. 1980. (54) ПЩРАВЛИЧЕСКАЯ БУРИЛЪНАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет обеспечить защиту двигателя от перегрузок за счет увеличения быстродействия системы управления путем автоматизации ее работы. Машина включает вращатель 2 и податчик, каждый из которых имеет гидравлический реверсивный двигатель

5 и 1, гидравлический насос 9, напорные 1О и 11 и сливные 12,13 магистрали (M) двигателей 5,1,М, соединяющую M 13 с М 10, и бак, В М 7 установлен клапан-регулятор 14, канал 17

1436890

35 управления которого соединен с И 10 или с М 12. В последней, на участке между ее соединением с каналом 17 и баком, установлен дроссель. Параплельно двигятелю 5 размещен дополнительный клапан 22 с возможностью соединения И 10 или М !2 с каналом

17. При подаче рабочей жидкости через двигатель 1 происходит его вращение и подача вращателя 2 со штангой 3 к забою. При этом жидкость поступает в М 10 и ll, Скорость вращения двигаИзобретение относится к горной промы1иленности, в частности к гидравлическим бурильным машинам, и может быть использовано в буровых установках для бурения шпуров и скважин„

Цель изобретения — обеспечение защиты двигателя от перегрузок за счет увеличения быстродействия системы управления путем автоматизации ее работы.

На фиг.1 представлена принципиальная гидравлическая схема бурильной ! машины с управлением клапаном-регулятором or напорной магистрали гидравлиЧес1 ого двигателя вращателя„ на фиг. 2 — то же, с управлением клапаном регуляторОм QT сливной магист рали гидродвигателя вращателя; на фиг. 3 — схема, изображенная на фиг. 1, с реверсивным гидравлическим двигателем вращателя; на фиг. 4 то же, вариант; на фиг. 5 — схема.,,изображенная на фиг. 2, с реверсивным гидравлическим двигателем вращателя; на фиг. б — то же, вариант; на фиг. 7 — гидравлическая схема буриль,ной машины с реверсивным гидравлическим двигателем вращателя при нейтральном положении распределителей; на фиг. 8 — то же, при бурении поро ды; на фиг. 9 " то же, при регулировании режима бурения.

Гидравлическая бурильная машина содержит реверсивный гидравлический двигатель 1 податчика, обеспечивающий перемещение вращателя 2 с буровой штангой 3 по раме 4 податчика к забою и обратно. Вращатель 2 приво5

f5

30 теля 5 регулируется изменением проходного сечения дросселя. IIpv. попадании штанги 3 в трещину давление

a N 13 увеличивается, а в М 7 — уменьшается, т. обр. уменьшается величина крутящего момента. Если сопротивление вращению штанги 3 возрастет, то клапан-регулятор перекрывает сечение между M 7 и 8 и соединяет трубопровод 15 с баком. Возможны варианты конструкции машины. 5 з.п. ф-лы, 9 ил. дится во вращение гидравлическим двигателем 5, который по одному из вариантов выполнения бурильной машины может быть и реверсивным. Для бурения твердых пород в бурильной машине установлен вибратор (не показан) с привоцом от гидравлического двигателя б. Гидродвигатель 1 податчика напорными магистралями 7 и

8 соединен с гидравлическим насосом

9, который напорными магистралями 10 и 11 соединен с гидродвигателем 5 вращателя. Гидродвигатель 5 вращателя сливной магистралью 12 соединен с баком для сбора масла (не обозначен).

Сливная магистраль гидродвигателя 1 податчика магистралью 13 (фиг. 1) соединена с напорной магистралью

10 гидродвигателя 5 вращателя, В напорной магистрали 7 гидродвигателя

1 податчика установлен клапан-регу.пятор 14, который в одном из его крайних положений соединяет напорную магистраль 7 через магистраль 8 с гидронасосом 9, а в другом положении соединяет магистраль 7 через трубопровод 15 с баком, Трубопровод 16 соединяет магистраль 13 с каналом 17 управления клапана-регулятора 14, который выполнен с регулятором 18 для установки величины управляющего сигнала.

В другом варианте конструкции (фиг. 2) гидравлической бурильной машины в сливной магистрали 12 гидродвигателя 5 вращателя установлен. дроссель 19, который расположен на участке между ее соединением посред1436890

4 ством трубопровода 20 с каналом 17 управления клапана-регулятора 14 и баком.

При выполнении гидравлической схемы бурильной машины с реверсивным гидравлическим двигателем 5 вращателя реверс последнего осуществляется перемещением рукоятки гидрораспределителя 21, установленного параллельно реверсивному гидродвигателю 5 (фиг. 7). В этом случае параглельно гидравлическому двигателю 5 установлен дополнительный клапан 22, который установлен с возможностью соединения напорной магистрали гидродвигателя 5 вращателя с каналом 17 управления кпапана-регулятора 14 посредством магистрали 13 и трубопровода 16 (фиг. 3).

При выполнении гидравлической схемы бурильной машины с управлением от сливной магистрали реверсивного гид— родвигателя 5 вращателя (фиг. 5) параллельно гидродвига,eon 5 вращателя установлен доголнительный клапан 23, который размещен с возможностью соединения сливной магистрали гидродвигателя 5 с каналом 17 управления клапаном-регулятором 14 посредством трубопровода 20, а соединение магистрали 13 с напорной магистралью гидродвигателя 5 обеспечивает дополнительный клапан 22, установленный параллельно гидродвигателю 5, В гидравлическую схему бурильной машины включены регулирующие клапаны

24, которые установлены в напорной

11 и сливной 12 магистралях реверсивного гидродвигателя 5 вращателя (фиг. 7). Для ограничения величины максимального давления в гидросистеме на выходе гидронасоса 9 установлен предохранительный клапан 25. Оптимальное давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидродвигателя 1 податчика устанавливается с помощью клапана 26„ размещенного в напорной магистрали 8, С помощью гидрораспределителей 27 и 28 осуществляется управление соответственно гидродвигателем 1 податчика и гидродвигателем 6 вибратора. Для обеспечения возможности извлечения буровой штанги 3 с использованием ручного управления магистраль 13 соединена через обратный клапан 29, установленный в магистрали 30, и гидрораспределитель

27 с гидронасосом 9. При этом при

55 извлечении буровой штанги 3 по напорным магистралям 7 и 8 осуществляется слив рабочей жидкости в бак, для чего параллельно клапану-регулятору !4 установлен обратный клапан 31, pasмещенный в трубопроводе 32, в параллельно клапану 26 установлен обратный клапан 33, размещенный в трубопроводе 34 °

Б качестве, одного из вариантов для реверсирования гидродвигателя 5 вращателя в гидросхему может быть включен гидрораспределитель 35, установленный параллельно гидродвигателю 5 (фиг. 4 и 6).

Гидравлическая бурильная машина работает следующим образом.

В режиме бурения породы (фиг. 8) гидронасос 9 подает рабочую среду под давлением в гидродвигатель 1 податчика через гидрораспределитель

27 и клапан 26, по магистрали 8, через клапан регулятор 14 J1 по магист рали 7. Прохождение рабочей жидкости через гидродвигатель обеспечивает

era вращение и, следовательно, подачу грашателя 2 с буровой штангой 3 по раме 4 податчика в направлении к забою. Рабочая жидкость, проходя через гидродвигатель 1, отдает часть энергии и, следовательно, давление в магистрали 13 оказывается ниже давления рабочей жидкости в магистрали

7. Рабочая жидкость по магистрали

13 поступает в напорную магистраль

10 гидродвигателя 5 вращателя. Поскольку для работы гидродвигателя 5 требуется значительно большее количество энергии, чем поступает от гидродвигателя 1, то дополнительное количество рабочей жидкости поступает по магистрали 11 через регуляирующий клапан 24 и гидрораспределитель 21 от гидронасоса 9, При этом разность величины давления рабочей жидкости в магистралях 7 и 13 соответствует заданному осевому усилию на буровую штангу 3 в оптимальном режиме. бурения, а расход рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатель 5, соответствует оптимальной скорости вращения буровой штанги 3 и равен сумме расходов рабочей жидкости, поступающей по магистралям 11 и 13. При этом скорость вращения гидродвигателя 5 регулируется изменением проходного сечения дросселя клапана 24.

Одновременно с вращением гидродви1436890 б гателя 5 посредством включения гид- направление вращения реверсивного гидрораспределителя 28 может быть при- гидродвигателя 1 податчика и.. меняет веден в действие гидродвигатель б ся на противоположное, что ообеспечи,вибратора. При этом площадь канала вает перемещение вращателя 2 с буроб 17 управления клапаном-регуля ором вой штангой 3 иэ эоны оседающей рых14, воздействующая на шток клапана- лой породы. регулятора 14, и усилие пружины ре- В другом варианте конструкции гидгулятора 18, воздействующее íà era равлической бурильной машины (фиг, 2) шток, выбираются таким образом, что- !0 во время работы гидродвигателя 5 врабы в процессе нормального режима бу- щателя рабочая жидкость, проходящая рения давление рабочей жицкости в но сливной магистрали 12, создает на

1 магистрали 7 было равным или несколь- дросселе 19 перепад давления. В слу-! хо ниже, чем давление рабочей жидкос- чае небольшого сопротивления враще, ти в магистрали 8, т.е. проходное !б нию буровой штанги 3 поток рабочей, сечение клапана-регулятора )4 макси- жидкости в сливнои магистрали достаточно интенсивен, что позволяет поддерживать величину давления в канаЕсли в процессе бурения долото бу,:ровой штанги 3 попадает в трещину ле 17 управления клапана-регулятора

14 достаточную для удержания штока

,или в зону рыхлой породы, то сопро" 20 клапана-регулятора 14 в положении,,òèâëåíèå вращению буровой штанги 3 обеспечивающем максимальное проход; возрастает, а при увеличении сопроное сечение, сое иняющее магист али

: тивления вращению гидродвигателя 5

7 и 8. В случае увеличения сопротив,цавление Рабочей жидкости в напорной

Рали 10 „ )1 маги,;Рали 13 и 25 лениЯ вРащению дродвигателЯ 5 вРатрубопроводе 16 немедленно возрастащателя уменьшается величина перепада

eò (фиг. 9) . При этом давление в мадавления на дросcåëå 19, Снижение вегистрали 13 увеличивается -по сравне-- личины давления рабочей жидкости в трубопроводе 20 вызывает перемещение нию с величиной давления в этой маги,"трали при нормальном режиме бурения. . Увеличение давления в трубопроводе ствием пружины регулятора 18 обеспечивает при достаточной величи6, соединенном с каналом 17 управ,ления клапана-регулятора 14, вызывагателя 5 вращателя изменение нанравет перемещение штока последнего в ления вращения гидродвигателя l no„ апа, р ято а )4 в э, датчика на пРотивоположное, как и тате чего давление рабочей жицкости 1, в ранее рассмотренном варианте выполнения конструкции бурильной машиобразом, вследствие увеличения велины. чины давления рабочей жидкости в ма- 40 ПРи выполнении гидРодвигателЯ 5 гистрали )3 и уменьшения давления ра- вРащателЯ РевеРсивным (фиг, 3) Рабочей жидкости обеспечивается необхо- бота бУРильной машины пРоисходит димое уменьшение величины крутящего аналогичным образом дополнительный » «тлпи« момента, создаваемого гидродвигателем т е снижение осевой нагрузки 4> соединение магистрали 10 или магистр е ю

12 на бчровую штангу 3 что, в свою аче- рали 2, т,е. той из них, которая в

Редь, предо гвращает заклинив ание t>y данныи Mo HT >!" >! e H напорнои ма розой штанги 3. Если, несмотря на гистралью гидродвигателя 5 вращатеописанное уменьшение осевой нагрузки ля с каналом 17 упРавления клапанана буровую штангу 3, сопротивление БО Регулятора !4. вращению буровой штанги 3 возрастает, налогично происходит работа буто клапан-регулятор 14 полностью пере- рильнойл машины с реверсивным гидравкрывает проходное сечение между ма- лическим двигателем 5 вращателя и гистралями 7 и 8 и соединяет магист- регулированием от его сливной магираль через трубопровод 15 с баком, 5Б страли (фиг. 5), При этом с помощью

При этом давление рабочей жидкости в дополнительного клапана 23 канал 17 магистрали )3 становится выше давления управления клапаном-регулятором 14 в магистрали 7, которая в этом случае автоматически соединяется с одной становится сливной, в результате чего из магистралей 10 или 12, т.е. той, 890

7 1436 которая при данном напранлении вращения гидроцнигателя 5 является слинной магистралью, а клапан 22 соединяет магистраль 13 с другой магистра5 лью 12 или 10, которая при указанном направлении вращения гидродвигателя

5 является напорной. При этом подпор рабочей жидкости в сливной магистрали обеспечивается дросселями 19, установленными н магистралях 11 и 12, а для беспрепятственного прохода рабочей жидкости в напорной магистрали параллельно дросселям 19 установлены обратные клапаны. 15

При использовании для реверсирования гидродвигателя 5 нращателя гидрораспределителя 35 (фиг. 4 и 6) работа гидравлической бурильной машины не отличается от описанной ранее.

"В качестве гицродвигателя 1 привода податчика может быть использован гидравлический цилиндр или какоелибо другое устройство вытеснительного типа. 25

Формула изобретения

Гидравлическая бурильная машина, включающая нращатель с гидравли- gp ческим двигателем, податчик с реверсивным гидравлическим двигателем, гидравлический насос, напорные и сливные магистрали гидравлических двигателей вращателя и податчика ма35 .гистраль, соединяющую сливную магистраль гидравлического двигателя податчика с напорной магистралью гидравлического двигателя вращателя,.и бак, отличающаяся тем, что, с 40 целью обеспечения защиты двигателя от перегрузок за счет увеличения быстродействия системы управления путем автоматизации ее работы, она снабжена клапаном-регулятором с каналом управления, который соединен с одной из магистралей гидравлического двигателя вращателя, при этом клапан-регулятор установлен в напорной магистрали гидравлического двигателя податчика для ее соединения с гидравлическим насосом или с баком.

2. Машина по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что канал управления клапана-регулятора соединен с напорной магистралью гидравлического вращателя.

3. Машина по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что канал управления клапана-регулятора соединен со сливной магистралью гидравлического двигателя вращателя.

4. Машина 1 о п. 3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в сливной магистали гидравлического двигателя вращателя, на участке между ее соединением с каналом управления клапана-регулятора и баком установлен дроссель.

S, Машина по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что гидравлический двигатель вращателя выполнен реверсивным, а машина имеет дополнительный клапан, установленный параллельно гидравлическому двигателю вращателя, при этом дополнительный клапан pasMeщен с возможностью соединения напорной магистрали гидравлического днигателя вращателя с каналом управления клапана-регулятора, 6. Машина по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я.с я тем, что она имеет дополнительный клапан, установленный параллельно гидравлическому двигателю нращателя, при этом дополнительный клапан размещен с возможностью соединения сливной магистрали гидравлического двигателя вращателя с каналом управления клапана-регулято5

436890

1 «36890

М

13

19

l 436890

1436890

Составитель А. Толстов

Техред И.Дндык Корректор H. Король

Редактор С. Патрушева

Заказ 5663/59

Тираж 459

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4