Устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка

 

Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения - повышение точности управления и снижение потребляемой мощности. Устройство содержит клапан 1, состоящий из головки 2 управления с электромагнитом /ЭМ/ 3 и золотника 5, генератора 18 пилообразного напряжения, двух компараторов 19, 23, коммутатора 22 управляющего сигнала, дифференциального усилителя 21, датчика 24 т-ры и датчика 25 вязкости. Обмотка 12 ЭМ 3 подключена к выходу импульсного усилителя 20 мощности. При изменении т-ры окружающей среды сигнал с датчика 24 через дифференциальный усилитель 21 и первый компаратор 19 поступает на импульсный усилитель 20 мощности, что приводит к изменению длительности сигнала управления ЭМ 3. При изменении вязкости рабочей жидкости сигнал с датчика 25 через компаратор 23, коммутатор 22 управляющего сигнала, дифференциальный усилитель 21 и компаратор 19 поступает на импульсный усилитель 20, что также приводит к изменению длительности управляющего импульса. При этом изменяется давление рабочей жидкости в гидросистеме бурового станка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР

1 (21) 4364706/23-03 (22) 15.01.88 (46) 30,09.89. Бюл. М 36 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) Б.Ф.Брюхов, Г,Д,Воропаев, Ю,В,Локтионов и Ю.Ф.Шалашов (53) 622.24 (088.8) (56) Нанкин Ю.А. и др, Станок направленного бурения 2СБШ-200Н. М ° Недра, 1980, с.47-51.

Отраслевой каталог "Гидравлическое оборудование", НИИ информации по машиностроению. М., 1984, и 5,12, „„Я0„„3 51 1376 А t (51)4 Е 21 В 44/00

2 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ

В ГИДРОСИСТЕМЕ БУРОВОГО СТАНКА (57) Изобретение относится к горной пром-сти, Цель изобретения - повышение точности управления и снижение потребляемой мощности, Устр-во содержит клапан 1,состоящий из головки 2 управления с электромагнитом (ЭМ) 3 и золотника 5, генератора 18 пилообразного напряжения, двух компараторов

19, 23, коммутатора 22 управляющего сигнала, дифференциального усилителя

21, датчика 24 "",-ры и датчика 25 вязкости. Обмотка 12 ЭМ 3 подключена к выходу импульсно о усилителя 20 мощ ности. При изменении т-ры окружающей д

1376

151 среды сигнал с датчика 24 через дифференциальный усилитель 21 и первый компаратор 19 поступает на импульсный усилитель 20 мощности, что приводит к изменению длительности сигнала управления ЭИ 3. При изменении вязкости рабочей жидкости сигнал .-с датчика 25 через компаратор 23, коммутатор 22 управляющего сигнала, дифференциальный усилитель 21 и компаратор 19 поступает на импульсный усилитель 20, что также приводит к изменению длительности управляющего импульса. При этом изменяется давление рабочей жидкости в гидросистеме бурового станка, 1 ил, Изобретение относится к горной промышленности, а именно к управле- 15 нию режимами вращательного бурения взрывных скважин.

Целью изобретения является повышеwe точности управления и снижение потребляемой мощности. 20

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства управления.

Устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка содержит клапан 1, головку 2 управле1ния с электромагнитом 3, включающее корпус 4 головки, золотник 5, напор- ное отверстие 6, сливное отверстие 7, сопло 8, заслонку 9, сердечник 10 ЗО электромагнита со штоком 11, ормотку

d2 электромагнита, уплотнительные кольца 13-15, крышку 16 электромагнита, и блок 17 управления, состоящий из генератора 18 пилообразно1-о у напряжения, первого компаратора 19, импульсного усилителя 20 мощности, диФференциального усилителя 21, коммутатора 22 управляющего сигнала, второго компаратора 23, датчиков 24 щ температуры и датчика 25 вязкости рабочей жидкости.

Выход датчика 25 вязкости соединен с входом второго компаратора 23, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 22, Выход коммутатора 22 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 21, инвертирующий вход которого подключен к выходу датчика 24 температуры. Выход дифференциального усилителя 21 и выход генератора 18 пилообразного напряжения подключены к входам первого компаратора 19, выход которого через импульсный усилитель

20 мощности подключен к электромагниту 3 головки 2 управления.

Сопло 8 расположено в подвижном золотнике 5, способном перемещаться относительно корпуса головки 4 для начальной настройки устройства по критерию минимальной мощности, рассеиваемой электромагнитом 3.

Устройство работает следующим образом. датчик 25 вязкости рабочей жидкости анализирует ее параметры, Выходной сигнал датчика 25 сравнивается. вторым компаратором 23 с опорным напряжением U Ä . По достижении вязкостью рабочей жидкости номинальной величины срабатывает компаратор 23, разре . шая коммутатору 22 прохождение сигнала управления U „ на неинвертирующий вход дифференциального усилителя

21. На инвер ирующий вход того же усилителя подается сигнал с датчика

24 температуры рабочей жидкости. Разность сигналов У, — 0 усиливается и подается на первый компаратор 19, на другой вход которого подается пилообразное напряжение U с выхода генератора 18 пилообразного напряжения, В результате сравнения пилообразного напряжения U „ и усиленной разности К (U „,- U,)îáðàçóåòàÿ на выходе первого компаратора 19 импульсная последовательность с частотой, равной частоте генератора пилообразного напряжения, и длительностью импульса в периоде, пропорциональной

K -(Uz„- U ), Эта последовательность„. усиленная импульсным усилителем 20 до амплитуды, достаточной для полного закрывания сопла 8, подается на электромагнит 3 головки 2 управления.

Сердечник 10 электромагнита со штоком

11 и заслонкой 9 начинает колебаться с частотой импульсной последовательности, причем продолжительность закрытия сопла 8 в периоде равна ширине импульса и пропорциональна К ° (U „ -U ).

В результате дросселирования рабочей жидкости через отверстия малого диаметра в основном клапане 1 давления

15113 и головке 2 управления пульсации управляющего потока рабочей жидкости сглаживаются и давление в управляющей полости основного клапана 1 можно считать постоянным, пропорциональным времени закрытия сопла 8 в периоде (ширине импульса), а .следовательно, усиленной разности К (U U ). Золотник основного клапана 1 управляет давлением в напорной магистрали так, что оно пропорционально давлению в управляющей полости основного клапана, Таким образом, устройство осущест- 1 вляет импульсное пропорциональное управление давлением в гидросистеме с коррекцией по температуре и вязкости рабочей жидкости.

Коррекция по температуре необходима в связи с широким температурным диапазоном рабочей жидкости от — 40 до +90, в котором физико-механические свойства минерального масла значительно меняются, изменяются гидрав- 25 лические сопротивления отверстий s золотниках основного клапана и головки управления, Следовательно, изменяется и давление в напорной магистрали гидросистемы. Разрешение работы

30 гидросистемы (повышения давления) по достижении рабочей жидкостью of;ðåäåленной вязкости необходимо в связи с возможностью аварийного превышения давления в гидросистеме в момент запуска при низких температурах окружающей среды.

Для повышения усилия электромагнита и снижения рассеиваемой мощности введена регулировка положения золотника 5 головки 2 управления относительно корпуса 4 головки и .жестко закрепленного на ней электромагнита

3. Электромагнит 3 развивает максимальное усилие при минимальном зазоре между сердечником 10 и упором 4> электромагнита 3. Рабочий ход штока

11 электромагнита 3 в устройстве, обеспечивающий изменение давления от 0 до максимума, равен 0,5-0,6 мм.

Следовательно, основчым критерием настройки золотника 5 является одновременное достижение сердечником

10 электромагнита 3 своего упора и заслонки 9 сопла. При этом зазоры ,выбираются одновременно и электро магнит работает в оптимальном режиме

l с минимальной потребляемой мощностью.

76

В случае, если зазор электромагнита

3 выбирается раньше зазора между соплом 8 и заслонкой 9, последняя не достигает сопла 8 и давление не достигает максимума, Если же раньше выбирается зазор между заслонкой 9 и соплом 8, электромагни 3 работает с зазором, что снижает его отдачу и требует повышения мощности, рассеиваемой обмоткой, Импульсное управление клапаном позволяет добиться низких значений гистерезиса (+33) эа счет постоянного уровня первой гармоники тока, про" текающего через обмотку электромагнита во всех режимах, Формула и эобрет ения устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка, содержащее клапан, состоящий из головки управления с золотником, заслонкой и электромагнитом с сердечником и упором, причем обмотка электромагнита подключена к выходу импульсного уси" лителя мощности, и дифференциальный усилитель, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления i4 снижения потребляемой мощности, оно снабжено двумя компараторами, коммутатором управляющего сигнала, датчиками температуры и вязкости и генератором пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, к второму входу которого подключен выход дифференциального усилителя, а выход первого компаратора подключен к импульсному усилителю мощности, датчик вязкости подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с первым входом коммутатора управляющего сигнала, второй вход которого соединен с клеммой напряжения управления, а выход коммутатора подключен к первому входу дифференциального усилителя, к второму входу которого подключен датчик температуры, причем золотник головки управления выполнен подвижным с возможностью регулирования зазора между сердечником электромагнита и его упором, соответствующего зазору между торцом золотника и заслонкой.