Бурильная установка

Бурильная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ р>765501 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 100177 (21) 2442037/22-03 (53)М. Кл.З с присоединением заявки И9

Е 21 В 45/00

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980 Бюллетень М9

Дата опубликования описания 250980 (53) УДЙ(622. 24. . 051 (088 . 8 ) (72) Авторы изобретения

В. М. Бочаров и Г. M. Водяник

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) (54) БуРИЛЬНЛя уСтдНОВКд1

Изобретение относится к горной промышленности;

Известны буровые установки для проходки скважин во всех типах пород, реализующее ударный и вращательный способы механического разрушения горных пород (1).

Известна бурильная установка для образования скважин, преимущественно в мерзлых грунтах, ударным и вращательным способом, содержащая коммутирующее устройСтво, винтовой исполнительный механизм, состоящий из винта, соединенного через штангу с буровым инструментом,.а через шлицевую втулку-маховик и передачу — с синхронным приводным двигателем, и гайки, установленной в подшипниках и соединенной с тормозным устройством (2

Известная установка включает в себя два самостоятельных буровых устройства, что усложняет ее конструкцию и снижает производительность бурения. 25

Цель изобретения — повышение производительности бурения и упрощение конструкции бурильной установки.

Это достигается тем, что установка снабжена соединенным через пере- 3() дачу с гайкой дополнительным асинхронным двигателем, статорные обмотки которого соединены посредством коммутирующего устройства со статорными обмотками асинхронного приводного двигателя в режиме вращательного бурения параллельно или в последовательный треугольник, а в режиме ударного бурения — в последовательную звезду.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема установки; на фиг. 2 — электрическая схема соединения приводных двигателей с диаграммой замыкания контактов коммутатора.

Бурильная установка состоит иэ самоходной платформы 1, на которой установлена поворотная станина 2 с подвижной траверсой 3. На траверсе 3 с воэможностью поворота вокруг поперечной оси и перемещения вдоль продольной оси закреплены стрела 4, редукторы 5 и б, тормозное устройство 7, двигатели 8 и 9. На стреле 4 в неподвижной 10 и подвижной 11 опорах установлен винт 12, к которому крепится инструмент 13. Винт 12 через шлице- вую втулку-маховик 14 и редуктор 5 соединен с двигателем 8 и проходит

765501 через закрепленную в подшипниках гайку

15, которая через редуктор 6, имею щий две ступени выходной скорости, связана с тормозным устройством 7 и двигателем 9. На стреле 4 установлен подвижный пружинный амортизатор 16.

Для включения двигателей 8 и 9 между собой и к питающей сети служит коммутатор с контактами К вЂ” К . Двигатели 8 и 9 одинаковые по паспортным параметрам.

Бурильная установка работает следующим образом.

Стрела 4 из транспортного положения устанавливается в рабочее положение под углом, необходимым для бурения в заданном направлении. Так как 15 стрела 4 имеет шесть степеней свободы, то направление бурения может быть любым. Если буримая порода мягкая, то забуривание и дальнейшее бурение ведутся в режиме вращательного бурения. Для этого устройством 7 затс рмаживается гайка, замыкаются контакты К -К и К -К -К.. Двигатель о 14 1 2 3 включается в сеть и начинает вращать вйнт 12, который вследствие неподвижности гайки 15 перемещается поступательно с постоянной скоростью, про.изводя инструментом 13 забуривание и дальнейшее бурение скважины. Если крепость породы увеличится то это приведет к увеличению осевого уси- 30 лия и увеличению реактивного момента на гайке 15 (резьба винтовой пары не самотормоэящая),При этом может оказаться, что тормозной момент от устройства 7 недостаточный для удержания гай- 35 ки 15 и она начнет проворачиваться.

В этом случае двигатели подключаются к сети параллельно, для чего замыкают контакты К -К6К -K тормозное устройство 7 отключается, редуктор 6 @» переключается в положение, когда угловая скорость на его выходе меньше, чем на выходе редуктора 5. Тогда при увеличении реактивного момента на гайке от осевого усилия на винте двигатель 9 может переходить в геИЕраторный режим, т. е. может выполнять функцию тормозного устройства, возвращающего энергию в сеть.

При этом будет иметь место саморегулирование удельной подачи инструмен- 50 та на забой в зависимости от крепости буримой породы в пределах рабочих скольжений двигателей.

В случае, когда физико-механические свойства буримых пород и состояние скважины и инструмента изменяются так, что резко увеличится сопротивление вращению винта, двигатели 8 и 9 включаются по схеме последователь.ный треугольник, для чего замыкают- 60 .ся контакты K„,Õ,K., К,K,Ê,K„,,Ê„ („ .

На последовательно включенные фазы статорных обмоток подается линейное напряжение. Двигатели работают в режиме электрического дифференциала, а бурильная установка работает в режиме саморегулирования подачи с отводом инструмента от забоя в случае повышения момента сопротивления на инструменте выше допустимого.

Если встретится порода, бурение которой вращательным способом малопроизводительно, привод буровой установки переводится в режим ударного бурения. Для этого двигатели 8 и 9 соединяются в последовательную звезду замыканием контактов К1К8,К9и К р<

Устройством 7 фиксируется гайка™15.

Редуктор 6 переключается на ступень большей выходной скорости. Замыканием контактов К„ К К подается напряжение на двигателй 8 и 9, которое распределяется между фазами двигателей пропорционально их полным сопротивлениям. Так как двигатели имеют одинаковые паспортные данные, то напряжения на их фазах практически равны половине номинального. Осуществляется запуск ненагруженного двигателя 8 в режиме реакторного пуска с пониженными в два раза пусковым током и в четыре раза пусковым моментом. Двигатель 9 остается неподвижным, так как он заторможен устройством 7. По мере запуска двигателя 8 уменьшается его скольжение и увеличивается полное сопротивление.

Это приводит к увеличению напряжения и момента на двигателе 8 и уменьшению напряжения и момента на двигателе

9. В соответствии с величиной разности угловых скоростей винта и гайки, а также с направлением вращения двигателей и направлением нарезки резьбы винт движется поступательно по направлению к забою.

По достижении инструментом буримой породы сопротивление поступательному перемещению винга резко возрастает, что приводит к его стопорению вследствие удара инструмента о породу.

Из-за резкого увеличения осевого усилия возрастает реактивный момент на гайке и по достижении заданного значения момента устройство 7 отключается, а двигатель 9 начнет интенсивный разгон под действием момента от осевого усилия собственного возрастающего вращающего момента. Кроме того, ускоренному запуску этого двигателя способствует тот факт, что инерционность масс, связанных с двигателем 8 больше инерционности масс, связанных с двигателем 9. По мере разгона двигателя 9 происходит отвод инструмента от забоя этому способствует то, что редуктор 6 имеет меньшее передаточное число по сравнению с редуктором 5). Еще до окончания полного разгона двигателя 9 начнется запуск двигателя 8, так как при отводе инструмента от забоя двигатель 8 также становится малонагруженным. Кроме того, при отходе инструмента на задан765501 ное расстояние подвижная опора 11 начинает сжимать пружину 16, что нагружает двигатель 9 и облегчает запуск двигателя 8.

После того как скорости винта и гайки сравняются, отвод инструмен- 5 та прекратится. Пружина 16 разжимается и поступательно перемещает винт в сторону забоя. Передаточные числа редукторов подобраны таким образом, что при равенстве скоростей винта и гайки число оборотов двигателя 9 меньше, чем у двигателя 8. Это значит, что двигатель 8 имеет меньшее скольжение, большее полное внутреннее сопротивление соответственно боль- 5

) шее напряжение на фазах обмотки статора и больший момент на валу по сравнению с двигателем 9. Поэтому двигатель 8 интенсивно разгоняется, а двигатель 9 затормаживает и включающееся после полного раэжатия пружины 16 тормозное устройство 7 тормозит.его до заданного значения угловой скорости. Двигатель 8 выходит на заданный режим и цикл повторяется.

Таким образом, конструкция машины упрощается, так как для вращательного движения инструмента и воэвратнопоступательного движения инструмента используются один и тот же винтовой податчик и один и тот же привод, изменение режимов бурения осуществляется простым переключением обмоток приводных двигателей, что при использовании универсального инструмента и устройств автоматики может быть осу 35 ществлено без прекращения бурения.

Возможность реализовать одной машиной различные способы бурения без сложной перенастройки повышает производительность бурения скважин.

Формула изобретения

Бурильная установка, содержащая коммутирующее устройство, винтовой исполнительный механизм, состоящий из винта, соединенного через штангу с буровым инструментом, а через шлицевую втулку-маховик и передачу с асинхронным приводным двигателем, и гайки, установленной в подшипниках и соединенной с тормозным устройством, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности бурения и упрощения конструкции, она снабжена дополнительным асинхронным двигателем, статорные обмотки которого соединены посредством коммутирующего устройства со статорными обмотками асинхронного приводного двигателя в режиме вращательного бурения параллельно или в последовательный треугольник, а в режиме ударного бурения — в последовательную звезду.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Патент США Р 3407888, кл. 175-173, опублик. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 160482, кл. Е 21 В 45/00, 1962. (прототип).

Составитель В. Бочаров

Редактор Т. Смирнова Твхред A.A÷ Корректор И. Муска

Заказ 6472/33 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4