Буровой станок

 

Использование: изобретение относится к карьерному оборудованию, а именно к станкам шарошечного бурения Сущность изобретения: буровой станок содержит датчик 1 колебаний, выход которого через усилитель-формирователь 12 и блок смещения 3 сигналов подключен к электромагнитному преобразователю 4 дросселирующего гидрораслределителя 5, силовой гидравлический орган, состоящий из гидронасоса 6 и гидроцилиндра 7,8, подключенных к входу дросселирующего гйдрораспределителя, снабжен дополнительным гидронасосом 9. гидроаккумулятором 13 и клапаном разности давлений 12, причем вход дополнительного гидронасоса 9. подключен к выходу дросселирующего гидрораспределителя 5, выходу клапана разности давлений 12 и гидроаккумулятору 13, а выход дополнительного гидронасоса 9 подключен к гидроцилиндру 6 силового гидравлического органа и входу клапана разности давлений 12, устройство снабжено также регулятором подачи дополнительного гидронасоса, двумя дросселями и двумя дополнительными гидроаккумуляторами, причем регулятор подачи выполнен виде гидроцилиндра одна из полостей которого пддключена к первому дополнительному гидроаккумулятору и через первый дроссель 16 - к выходу дополнительного гидронасоса , а другая полость - к второму дополнительному гидроаккумулятору и через второй дроссель - к входу дополнительного гидронасоса 2зп ф-лы,9 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

lena лелю

ЬЭ

CO

ЬЭ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4927338/03 (22) 10.04.91 (4B) 15.12.93 Бюл. Мю 45-46 (71) Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы (?2) Гришин ДК; Подэрни P.Ю.; Улицкий ЕН„. Лынский fl.B. (73) Российский университет дружбы народов (54) БУРОВОЙ СТАНОК (57) Использование: изобретение относится к карь-ерному оборудованию, а именно к станкам шарошечного бурения. Сущность изобретения: буровой станок содержит датчик 1 колебаний, выход которого через усилитель-формирователь 12 и блок смещения Э сигналов подключен к электромагнитному преобразователю 4 дросселирующего гидрораспределителя 5, силовой гидравлический орган, состоящий из гидронасоса 6 и гидроцилиндра 7, 8, подключенных к входу дросселирующего гидрораспределитепя, снабжен дополнительным гидро(В) RU (11) 2004792 С1 (51) 2 насосом 9, гидроаккумулятором 13 и клапаном разности давлений 12, причем вход дополнительного гидронасоса 9, подключен к выходу дросселирующего гидрораспределителя 5, выходу клапана разности давлений 12 и гидроаккумулятору 13, а выход дополнительного гидронасоса 9 подключен к гидроцилиндру 6 силового гидравлического органа и входу клапана разности давлений 12, устройство снабжено также регулятором подачи дополнительного гидронасоса. двумя дросселями и двумя дополнительными гидроаккумуляторами, причем регулятор подачи выполнену виде гидроцилиндра. одна из полостей которого Мдключена к первому дополнительному гидроаккумулятору и через первый дроссель 16 — к выходу дополнительного гидронасоса, а -другая полость — к второму дополнительному гидроаккумулятору и через второй дроссель — к входу дополнительного гидронасоса. 2 зп ф-лы, 9 ип

2004792

Изобретение относится к буровой технике, в частности к буровым станкам шарошечного бурения для открытых горных работ..

Известен буровой станок, включающий гидропривод подачи бурового става, насос гидррпривода, гидроаккумулятор, сообщающийся с напорной линией гидропривода (1). Недостаток станка заключается в том, что гидроаккумулятор постоянно подсоединен к гидроприводу. При этом уменьшается жесткость механизма подачи, снижаются эффективность разрушения породы. при бурении и соответственно производительность.

Наиболее близким Ilo технической сущности к предлагаемому устройству является буровой станок, включающий гидропривод подачи бурового става и опорных гидродомкратов, насос гидропривода, гидроаккумулятор, сообщающийся с напорной линиейгидропривода через гидрораспределитель, датчик колебаний станка, подключенный через электронный блок к электромагниту гидрораспределителя (2).

Недостатком укаэанного бурового станка является снижение производительности бурения в периоды работы с повышенной вибрацией, продолжительность которых составляет приблизительно 10-15® рабочего времени.

Целью изобретения является повыше.-. ние производительности бурения, 1, Достигается это тем, что буровой станок, включающий гидропривод подачи бурового става и, опорных гидродомкратов, насос гидропривода, гидроаккумулятор, сообщающийся с мапррной линией гидропривода через гидрораспределитель, датчик колебаний станка, подключенный через электронный блок к электромагниту гидрораспределителя, снабжен дополнительным насосом и клапаном разности давлений, гидрораспределитель выполнен с пропорциональной характеристикой расхода от управляющего сигнала, вход дополнительного насоса подключен к выходу гидрораспределителя, выходу клапана разности давлемий и к гидроаккумулятору, выход дополнительного насоса подключен к напорной линии гидропривода и входу клапана разности давлений; буровой станок снабжен также регулятором подачи дополнительного насоса, двумя дросселями и двумя дополнительными гидроаккумуляторами, причвм регулятор подачи выполнен в виде гидроцилиндра, одна иэ полостей которого подключена к первому дополнительному гидроаккумулятору и через первый дроссель — к выходу дополнительного насоса, а другая полость — к второму дополнительному гидроаккумулятору и через второй дроссель — к входу дополнительного насоса; датчик колебаний выполнен в виде акселерометра, а электронный блок содержит фильтрующий усилитель и блок смещения

10 сигнала.

Существенность отличий предлагаемого изобретения состоит в том, что использование дополнительного насоса, клапана. разности давлений, исполнение гидрораспределителя с пропорциональной характеристикой расхода от управляющего сигнала позволяет в сочетании с известными элементами получить новый качественный эф20 фект (повышение производительности бурения), не являющийся суммой эффектов, достигаемых за счет использования известных и новых признаков в отдельности. Указанное свойство обеспечивается путем

25 уменьшения уровня вибраций до допустимых значений без снижения жесткости ме. ханизма подачи и без соответствующего снижения эффективности бурения в резонансных режимах, как это имеет место в

30 известном устройстве.

При.анализе новых признаков авторами в известных решениях наличие сходных признаков не обнаружено. Следовательно, 35 по мнению. авторов, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена гидравлическая схема предлагаемого станка, включающего

4р в себя нерегулируемый дойолнительный насос (исполнение I), на фиг.2 — вариант гидравлической схемы стан ка с использованием. дополнительного насоса с регулируемой подачей (исполнение II); на

45 фиг,3 схема станка с гидроприводом опорных домкратов; на фиг.4 — схема станка с гидроприводом подачи бурового става; на фиг.5 — схема блока смещения сигнала, на фиг.б- график изменения во времени t pac50 хода Q жидкости, проходящей через гидрораспределитель; на фиг.7 — график изменения подачи 0> дополнительного на. соса; на фиг.8- график изменения потока Qu

55 жидкости, поступающей в напорную линию гидропривода; на фиг.9 — зависимость подачи Он регулируемого дополнительного нау, соса от перепада Лр давлений на его выходе и входе, Станок включает датчик 1 колеЬаний, выход которого через фильтрующий усилитель 2 и блок 3 смещения сигн»л» подклю2004792 чен к электромагниту 4 гидрораспределителя 5. Фильтрующий усилитель 2 и блок 3 смещения сигнала образуют электронный блок. Гидропривод станка включает насос 6, гидроцилиндры 7 опорных гидродомкратов и тидроцилиндры 8 подачи бурового става.

Напорная линия гидропривода подключена к входу гидрораспределителя 5. Выход дополнительного насоса 9 или 10 подключен через обратный клапан 11 ко входу клапана

12 разности давлений и к напорной линии

10 гидроцилиндров 7, 8, а вход дополнительного насоса 9 или 10 подключен к гидроаккуВ варианте с использованием регулятора 14 подачи дополнительного насоса 10 (фиг.2) одна из полостей регулятора 14 под- 20 ключена к первому дополнительному гидроаккумулятору 15 и через первый дроссель 16 — к выходу дополнительного насоса 10. Другая полость регулятора 14 подключена к второму дополнительному гидроаккумулятору

17 и через второй дроссель 18 — к входу дополнительного насоса 10. Винт 19 и пружина 20 служат органами настройки дополнительного насоса 10. Гидравлическая 30 часть, предназначенная для подавления колебаний, объединена в гидроблок 21. Блок 3 смещения сигнала включает двухполупериодный выпрямитель 22, сглаживающий фильтр 23 и сумматор 24. Буровой станок- 35 имеет платформу 25 и мачту 26, Механизм подачи бурового става 27 содержит гидроцилиндры 8 и полиспастную систему 28, связанную с кареткой 29 вращателя 30.

Работа станка происходит следующим 40 образом. В исходном положении дополнительный насос 9(10) отключен, электрический сигнал на обмотке электромагнита 4 отсутствует и рабочие линии гидрораспределителя 5 перекрыты, При заполнении гидроблока 21 жидкостью, поступающей из напорной линии гидропривода через открываемый для этой цели вентиль {не показан), на гидрораспределителе 5 и дополнитель- 50 ном насосе 9(10) устанавливается номинальный перепад давления Арно ., определяемый настройкой клапана 12 разности давлений. Величина указанного перепада на 10...207 выше перепада давления 55 на гидрораспределителе 5 при его номинальном расходе. Обратный клапан 11 препятствует проникновению жиДкости через зазоры в дополнительном насосе 9 10. После включения насоса 9. 10 устройство готово к работе. мулятору 13, к выходу гидрораспределителя 15

5 и к выходу клапана 12 разности давлений..

В процессе бурения скважины прад действием переменных усилий, приложенных со сторонъ забоя к буровому инструменту. возникают колебательные перемещения бурового става 27 с вращателем 30, а также перемещения платформы 25 с мачтой 26.

Указанные перемещения фиксируются датчиком 1 в виде непрерывного электрического сигнала,, поступающего на вход . фильтрующего усилителя 2, в котором происходит фильтрация высокочастотных составляющих сигнала (помех), выделение преобладающей гармоники и ее усиление. С выхода блока 2 электрический сигнал, близкий по форме к симметричной синусоиде, поступает на вход блока 3 смещения сигнала, на выходе которого образуется синусоида, смещенная на величину, равную ее амплитудному значению (фиг.5). Достигается это благодаря сложению в сумматоре 24 двух сигналов: синусоидального, снимаемого с выхода фильтрующего усилителя 2, и постоянного, получаемого путем детектирования в выпрямителе 22 и сглаживания в фильтре 23 сигнала, поступающего с выхода блока 2. С выхода блока 3 смещенный сигнал поступает на обмотку электромагнита 4 гидрораспределителя 5, обеспечивающего пропорциональную зависимость расхода от величины электрического сигнала, В результате расход жидкости, вытекающей из гидроцилиндра 7(8) через гидрораспределитель 5, изменяется по пульсирующемузакону(график Br на фиг.6).

В то же время в гидроцилиндр 7(B) из дополнительного насоса 9, 10 поступает постоянный поток жидкости, соответствующий подаче насоса (график Q< на фиг.7). В итоге в гидроцилиндр 7(8) подается переменный поток 0=0н+Ог (фиг,8), создающий на штоке переменное усилие, обеспечив ющее уменьшение вертикальных х или угловых а колебаний платформы 25 с мачтой 26, а также вертикальных колебаний бурового става 27 с вращателем 30: В частности, для уменьшения угловых колебаний а жидкость из гидроблока 21 подается к цилиндрам 7 двух ближайших к мачте 26 опорных гидродомкратов (фиг.3). Для уменьшения вертикальных колебаний х платформы 25 жидкость из гидроблока 21 одновременно подается в гидроцилиндры 7 всех опорных гидродомкратов (подводящие трубопроводы на чертеже не показаны). Для уменьшения вертикальных колебаний у бурового става 27 с вращателем 30 жидкость из гидроблока 21 поступает одновременно в оба

2004792 гидроцилиндра 8 механизма подачи бурового става (фиг.4).

В качестве датчика 1 колебаний использован акселерометр. При этом расход Оц жидкости, поступающей в гидроцилиндры

8, пропорционален мгновенному значению колебательного ускорения бурового става

27 с вращателем 30 (фиг,4). Поскольку перемещение штока гидроцилиндра 8 пропорционально интегралу от расхода по времени, то оно пропорционально интегралу от ускорения, а. следовательно, пропорционально колебательной скорости движения бурового става 27 с вращателем 30. Указанные перемещения штоков гидроцилиндров 8 создаю1 в полиспастной системе 28 усилия, равные произведению перемещения на жесткость полиспаста. В результате к движущимся массам бурового става 7 и вращателя 30 прикладывается сила, пропорциональная и противоположно направленная их колебательной скорости (эффект вязкого сопротивления), что, как известно, обеспечивает снижение колебаний, Аналогичным образом достигается эффект уменьшения колебаний платформы 25 с мачтой 26 при подаче жидкости в гидроцилиндры 7двух ближайших к мачте 26 опорных гидродомкратов последние создают момент, пропорциональный и противоположно направленный скорости углового перемещения а платформы, а при подаче жиДкОсти из гиДроблока 21 в гиДроцилинДры 7 всех опорных гидродомкратов последние создают силу, пропорциональную и

k5 противоположно направленную скорости вертикального перемещения х платформы.

При использовании для гашения колебаний сил, эквивалентных вязкому сопротивлению, не происходит уменьшения жесткости механизмов станка и соответственно не снижается эффективность бурения, как это имеет место в известном устройстве. В то же время в предлагаемом устройстве за счет назначения соответствующей величины общего коэффициента усиления звеньев 1, 2, 3 обеспечивается допустимый уровень вибрации, при котором . не накладываются ограничения на параметры режима бурения станка и не происходит по этой причине снижение его производительности.

Номинальная подача QH,H . дополнительного насоса 9(10) выбрана равной средней составляющей расхода Ог,р. через гидрораспределитель 5 при расчетном уровне колебаний. При уменьшении колебаний. расход О, через гидрораспределитель 5 ста1 новится меньше подачи G насоса 9, гидроаккумулятор 13 разряжается до тех пор, пока разность давлений на входе и выходе дополнительного насоса 9 не станет равной разности давлений, на которую настроен клапан 12 (исполнение I, фиг.1), Клапан 12 открывается и избыточная жидкость циркулирует по замкнутому контуру дополнительный насос 9 — клапан 12 разности давлений, причем в клапане 12 происходит потеря мощности на дросселирование. В варианте с использованием регулятора 14 подачи дополнительного насоса 10 (исполнение II, 15 фиг.2) при уменьшении колебаний станка и увеличении разности давлений Л р на выходе и входе насоса 10 подача Он насоса уменьшается в соответствии с графиком на фиг.9 до тех пор, пока не становится равной

20 расходу жидкости, проходящей через гидрораспределитель 5, Клапан 12 в этом случае не работает и потери на дросселирование отсутствуют. Изменение подачи насоса происходит за счет изменения, например, эксцентриситета в пластинчатом насосе под действием разности давлений в полостях регулятора 14. Дроссель 16, 18 и дополнительные гидроаккумуляторы 15, 16 произво30 дят сглаживание пульсаций давления в полостях регулятора 14.

При увеличении колебаний станка выше расчетного уровня расход 0- через гидрораспределитель 5 становится больше под g5 ачи Ов насоса, давление в гидроаккумуляторе 13 возрастает, перепад давлений на кромках золотника гидрораспределителя 5 уменьшается. 8 результате расход жидкости через гидрораспредели40 тель 5 уменьшается до тех пор, пока он не сравняется с подачей дополнительного насоса 9. В варианте и с использованием регулятора 14 подачи дополнительного насоса

10 (исполнение II, фиг.2) при увеличении колебаний станка и уменьшении разности давлений Лр между выходом и входом дополнительного насоса 10 его подача QH в соответствии с характеристикой на фиг.9

50 увеличивается до тех пор, пока она не сравняется с расходом жидкости, проходящей через гидрораспределитель 5. При этом эффективность снижения колебаний не ограничивается насыщением по расходу и в то же время обеспечивается устойчивость работы станка в различных режимах с минимальными затратами энергии, расходуемой на снижение колебаний

Установка номинальной подачи О,,ол. насоса. соответствующей номинальному значению перепада Л р;„.. давлений между выходом и входом дополнительного насоса 10, осуществляется созданием при помощи винта 19 определенной силы затяжки пружины 20. Крутизна характеристики дополнительного насоса 10 (фиг.9) задается выбором соотношений между площадями рабочих поверхностей в полостях регулятора 14 и жесткостью пружины 20.

Использование изобретения позволяет повысить производительность бурового станка за счет улучшения его виброустойчивости, а также повысить надежность и долговечность конструкции, снизить вибронагруженность на рабочем месте оператора. (56) Авторское свидетельство СССР

Q 213741. кл. Е 21 С 1/00, 1967, Авторское свидетельство СССР

М 750051„кл, Е 21 С 1/00, 1978.

Формула изобретения

1;. БУРОВОЙ СТАНОК, включающий гидропривод подачи бурового става и опорных гидродомкратов, насос гидроп ривода, гидроаккумулятор, сообщающийся с напорной линией гидропривода через гидрораспределитель, датчик колебаний станка, подключенный через электронный блок к электромагниту гидрораспределителя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности бурения, он снабжен дополнительным насосом и клапаном разности давления, при этом вход дополнительного насоса подключен к выходу гидрораспределителя, выходу клапана разности давлений и к гидроаккумулятору, а выход дополнительного насоса подключен к напорной линии гидропривода и входу клапана разности давлений.,.2.-.,Станок г.с п.1 отличающийся тем, 15 что он снабжен регулятором подачи дополнительного насоса, двумя дросселями идвумя дополнительными гидроаккумуляторами, причем регулятор подачи выполнен в виде гидроцилиндра, одна из полостей которого подключена к первому дополнительному гидроаккумулятору и через первый дроссель - к выходу дополнительного насоса, а другая полость подключена к вто25 рому дополнительному гидроаккумулятору и. через второй дроссель - к входу дополнительного насоса.

3. Станок. по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что датчик колебаний выполнен в виде 0 акселерометра, а электронный блок содержит фильтрующий усилитель и блок смещения сигнала, 2004792

2004792 гср

Н МЖС

Н ИОН

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Рэушская наб„4/5

Заказ 3390

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель Д.Гришин

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Буровой станок Буровой станок Буровой станок Буровой станок Буровой станок Буровой станок Буровой станок 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и строительству и может быть использовано в ручных бурильных молотках

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для вращательного бурения скважин

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при устройстве лучевых дренажных скважин при осушении обводненных горных пород в горнодобывающих отраслях промышленности, при строительстве промышленных площадок, дренаже мелиорируемых сельскохозяйственных земель, при добыче нефти и т.п

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении прямолинейных скважин

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, может быть использовано в ручных перфораторах

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурильным устройствам для бурения взрывных скважин, и включает станину, размещенную на станине мачту, автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, ключ имеет зажимную щеку, приводимую в действие силовым цилиндром так, что сила, вызванная воздействием цилиндра на щеку, расположенную со стороны трубы, не уменьшает усилие зажима, а отвинчивающий цилиндр расположен таким образом, что создаваемый им момент прижимает ключ к трубе, устройство включает также крутящее приспособление, установленное с возможностью поворота по отношению к мачте, причем поворот упомянутого приспособления направляется тремя пальцами, а зажимная щека установлена с возможностью поворота на одном из пальцев, направляющих движение крутящего приспособления, при этом на крутящем приспособлении установлена обжимка, а между обжимкой и зажимной щекой расположены по меньшей мере одна прокладка, причем способ закрепления прокладок обеспечивает их удобную установку и удаление, изобретение обеспечивает удобную работу с трубами различного диаметра с необходимым усилием без нарушения целостности соединений труб

Изобретение относится к оборудованию для производства погрузочных работ в подземных условиях, а именно к погрузочным машинам с боковой разгрузкой

Изобретение относится к горному делу

Изобретение относится к области строительства и горного дела, в частности применимо для разработки прочных грунтов и горных пород

Изобретение относится к устройству для комбинированного сверления анкерных и взрывных отверстий и касается, в частности, установленного на лафете гидравлического бурильного молотка для изготовления буровых отверстий в подземных горных разработках и при строительстве туннелей, содержащего совершающий в корпусе молотка возвратно-поступательное движение ударный поршень и поворотный механизм, а также бурильную штангу с соединительным концом, который вставляется в хвостовик передней части бурильного молотка
Наверх