Динамометр для измерения осевого усилия подачи буровой штанги при бурении

Динамометр для измерения осевого усилия подачи буровой штанги при бурении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ ПОДАЧИ БУРОВОЙ ШТАНГИ ПРИ БУРЕНИИ, содержащий штангу, кинематически связанную с помощью измерительного элемента с хвостовиком, соединенным со шпинделем, установленным с возможностью вращения в корпусе привода, отличающий с я тем, что, с целью повьапения точности измерения за счет получения непрерывной измерительной шкалы, измерительный элемент выполнен в виде гидравлического датчика, состоящего из корпуса, манометра, поршня и муфты, жесткр связанной с корпусом привода, при этом хвостовик снабжен валом, имеющим канал, связывающий рабочую полость корпуса датчика с манометром , закрепленным на муфте, установленной с возможностью вращения на валу, жестко связанном с корпусом « датчика, внутри которого расположен поршень, соединенный со штангой, 2 о Динамометр поп.1, от л и-, чающийся тем, что на торцах муфты выполнены кольцевые проточки, в которых размещены шарики.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С 3

РЕСПУБЛИК (19) (1!) 4(51) С 01 L 1/02 С 01 L 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3650964/24-10 (22) 26 08.83 (46) 15.02.85. Бюл. N 6 (72) А.И.Пантелеев, М.И.Большинский и Г.А.Пантелеев (71) Государственный макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безопас" ности работ в горной промышленности (53) 531.781(088.8) (56) 1. Чернов О.И., Пузырев В.Н.

Прогноз внезапных выбросов угля и га за. М., "Недра", 1972, с.226-229.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3492297/22-03, кл. Е 21 С 5/00, 29.03.83. (54) (57) 1. ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОСЕВОГО УСИЛИЯ ПОДАЧИ БУРОВОЙ ШТАНГИ

ПРИ БУРЕНИИ, содержащий штангу, кинематически связанную с помощью измерительного элемента с хвостовиком, соеМ

> диненным со шпинделем, устйновленньщ с возможностью вращения в корпусе привода, о т л и ч а ю щ и и с-я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет получения непрерывной измерительной шкалы, измерительный элемент выполнен в виде гидравлического датчика, состоящего из корпуса, манометра, поршня и муфты, жестко связанной с корпусом привода, при этом хвостовик снабжен валом, имеющим канал, связывающий рабочую полость корпуса датчика с манометром, закрепленным на муфте, установленной с возможностью вращения на валу, жестко связанном с корпусом датчика, внутри которого расположен поршень, соединенный со штангой, 2. Динамометр по п.1, о т л и -. ч а ю шийся тем, что на торцах муфты выполнены кольцевые проточки, в которых размещены шарики.

11399

М

Изобретение относится к горной промышленности, к разработке угольных пластов, в том числе и подверженных внезапным выбросам.

Известен динамометр, предназначенный для непрерывных измерений усилия подачи бурового инструмента в процессе бурения скважин с целью прогноза выбросоопасности зон угольного пласта. 10

Динамометр представляет собой специальную установку, включающую привод и укрепленный на нем корпус с рукоятками .и рычагами для пуска и остановки привода. В корпусе динамометра установлено несколько рядов витых цилиндрических пружин и вмонтирован лентопротяжный механизм, позволяющий величину усилий подачи записывать на бумажной ленте.

В процессе бурения усилие подачи передается на буровую штангу через пружины, которые, деформируясь, перемещают визир и отметчик, вычерчивающий на движущейся ленте кривую усилий подачи (1) .

Недостатками известного динамометра являются большая масса (15 кг) и габариты, низкая точность измерения усилий подачи вследствие вибрации привода, бурового инструмента и неравномерности процесса разрушения забоя скважины, а также в силу того, что измерительный элемент выполнен в виде пружин, не позволяющих доста.точно удлинить измерительную шкалу.

Поскольку измерительный элемент (пружины) не имеет непосрецственной связи с буровой штангой, а располо- жен позади привода, к которому кре40 пится подвижная часть динамометра, возникающие при удержании бурильщиком неподвижной части динамометра силы трения и перекосы приводят к с ественным ошибкам изме ения. ущ р

Известен также динамометр для измерения осевого усилия резания при бурении, содержащий штангу, кинематически связанную с,помощью измерительного элемента с хвостовиком, соединенным со шпинделем, установленным с воэможностью вращения в корпусе привода (2)

Недостатком данного динамометра является отсутствие неподвижной шка- 5 лы для считывания усилий подачи. Отсчеты показаний динамометра по вращающимся- разноцветным кольцевым по79 2 лосам могут сопровождаться случайными (субъективными) ошибками измерений.

Кроме того, динамометр характеризуется низкой точностью отсчетов показаний, ограниченной минимально допустимой шириной цветных колец шкалы динамометра. Чтобы границы между ними при бурении не сливались, минимальная ширина кольца должна быть

6-8 мм. Следовательно, точность отсчета составляет 3-5 кгс.

Цепь изобретения — повышение точности за счет получения непрерывной измерительной шкалы.

Поставленная цель достигается тем, что в динамометре для измерения осевого усилия подачи буровой штанги при бурении, содержащем штангу, кинематически связанную с помощью измерительного элемента с хвостовиком, соединенным со шпинделем, установленным с возможностью вращения в корпусе привода, измерительный элемент выполнен в виде гидравлического датчика, состоящего из корпуса, манометра, поршня и муфты, жестко связанной с корпусом привода, при этом хвостовик снабжен валом, имеющим канал, связывающий. рабочую полость корпуса датчика с манометром, закрепленным на муфте, установленной с возможностью вращения на валу, жестко связанном с корпусом датчика, внутри которого расположен поршень, соединенный со штангой.

На торцах муфты выполнены проточки, в которых размещены шарики.

На фиг.1 показан динамометр, разрез; на фиг.2 - динамометр со стороны манометра, общий вид.

Динамометр для измерений усилия подачи буровой штанги состоит из муфты 1,имеющей проточки для герметизирующих манжет 2 и 3. На муфте 1 установлен манометр 4, а внутри муфты

1 расположен вал 5 со шпилькой 6, имеющий канал а устье которого пересечено пазами б и частично перекры1 то винтом 7. На вал 5 навинчен корпус 8 гидравлического датчика, а между фланцем вала 5, торцами муфты и фланцем корпуса 8 в проточках размещены ряды шариков 9 и 10. В корпусе 8 расположен шток 11 загерметизированный, на пример, фторопластовой втулкой 12, поджатой гайкой 13.

Шток 11 заканчивается поршнем, расположенным в корпусе 8. з 11399

Между корпусом 8 и фланцем штока

11 установлена возвратная пружина 14.

На корпус 8 навинчена втулка 15, сквозь которую пропущена граненая часть штока 1 1. На муфте 1 под углом

1201 болтами 16 укреплены три тяги

17, приваренные к кольцу 18.

Перед началом измерений на шток

11 с помощью муфты 19 крепится буровая штанга 20 с резцом 21, кольцо 18 1п одевают на корпус 22 привода и фиксируют болтами 23. При этом вал 5 входит в шпиндель 24 и стопорится шпилькой 6. Канал q, полость Ь корпуса 8 гидравлического датчика и измерительной трубки манометра 4 заполнены жидкостью, например глицерином.

В шахтных условиях усилие подачи штанги измеряют при бурении скважины диаметром, например„ 42-56 мм с по.стоянной скоростью подачи 1+О, 1м/мин.

Динамометр работает следующим образом.

Вращение от шпинделя 24 передает ся валу,5, а через него — корпусу

8 и втулке 15. Последняя вращает шток 11 и укрепленную на кем буровую штангу 20 с резцом 21. Муфта 1 через тяги 17 и кольцо 18 жестко связана с корпусом привода 22, поэтому она и манометр 4 остаются неподвижными.

Усилие подачи, сообщаемое приводу 22, передается через шпиндель 24 .валу 5.

При этом утонченная часть штока 11 в . виде поршня перемещаясь в полости 1

У

/ 35 вытесняет рабочую жидкость через пазы и канал а к манометру 4,показания которого отражают усилие подачи штанги. Эти показания могут корректироваться путем изменения степени40 жесткости пружины 14., С увеличением давления жидкости в канале а манжеты 3 и 2 распираются

79 4 дополнительно, чем исключается утечка жидкости из муфты 1.

Поскольку разрушение угля происходит неравномерно, а также ввиду вибрации привода 22 и штанги 20, стрелка манометра 4 может колебаться ° Для стабилизации показаний манометра 4 на пути жидкости из полости 6 в канал ц винтом 7 создается местное сопротивление, величина которого зависит от степени перекрытия пазов б. При изме- рении усилий подачи штанг в процессе бурения наклонных скважин необходимо учитывать их угол наклона и вес бурового инструмента.

Повьппение точности измерения усилий подачи штанги достигается за счет того, что гидравлический датчик с одной стороны жестко связан с буровой штангой, а с другой — с валом. Таким образом, гидравлический датчик воспринимает усилие подачи непосредственно от привода и передает его на буровую штангу беэ каких-либо промежуточных элементов. Кроме того, установка на вращающемся валу неподвижной, жестко связанной с корпусом 1IpH» вода муфты обеспечивает воэможность снятия Отсчетов результатов измерений с неподвижной шкалы, возможность применения непрерывной шкалы, а также растяжку измерительной шкалы, что повьппает точность отсчета.

Точность измерения достигается и тем, что в устье канала вала выполнены пазы и установлен пересекающий их регулировочный винт, создающий йа пути движения жидкости от гидравлического датчика к манометру местное сопротивление и позволякщий в зависимости от степени перекрытия пазов гасить вибрации от буровой штанги,. забоя скважины и 11ривода.

Р Я

ВЯИИПИ Заказ 253/31 Тираж 897 Qa caoe

08.

Ю

Филиал ППП Патепт, г. Ужгород,ул.Проеитиаа, 4