Бурильная машина

 

Изобретение относится к области горной пром-ти и позволяет увеличить длину пространственно-ориентиро ванных скважин при одновременном повышении надежности работы машины при бурении скважин в автоматическом режиме в породах, перемежающихся по физико-механическим свойствам. Машина включает корпус с направляющими , траверсу 28, шпиндель 2 с дифференциальным режущим инструментом 19 и профильными кулачками 40, насосы 5, 34, гидродвигатель 1 вращения с S (Л 20 26 / / 21 27 28 19

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (594 E 21 С 1 02 (зс :;., „-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,",:,г:, г

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) БУРИЛЬНАЯ MAIHHHA (21) 4141166/22-03 (22) 20.10.86 (46) 30.06.88. Бюл. У 24 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе и Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) .Г.M.Âoäÿíèê, М.Г.Водяник,, А.П.Алиферов, Н.В.Демченко и В.M.Áîíäàðåâ (53) 622.233.65 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

У 1232795, кл. E 21 С 1/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР .В 1078050, кл. Е 21 С 1/02, 1982. (57) Изобретение относится к области горной пром-ти и позволяет увеличить длину пространственно-ориентиро ванных скважин при одновременном повышении надежности работы машины при бурении скважин в автоматичес» ком режиме в породах, перемежающихся по физико-механическим свойствам.

Машина включает корпус с направляющими, траверсу 28, шпиндель 2 с дифференциальным режущим инструментом

19 и профильными кулачками 40, насосы 5, 34, гидродвигатель 1 вращения

1406361

1О

15. шпинделя 2, напорные 4 и сливные 38 магистрали, гидрораспределители 13, 32 и установленные в магистрали 38 управляемые дроссели 11, 12. Механизм подачи машины выполнен в виде опорных 3 и подающих 21 гидроцилиндров (ГЦ) со штоками 25, 27. Корпуса ГЦ 3 жестко прикреплены к корпусу машины, их штоки 25 — к корпусам

24 ГЦ 21, штоки 25 которых прикреплены к траверсе 28. Кулачок 40

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к урильным машинам вращательного действия для производства скважин.

Цель изобретения — увеличение длины пробуриваемых пространственно-ориентированных скважин при одновременном повышении надежности работы машин при бурении скважин в автоматическом режиме в породах, перемежающихся по физико-механическим свойствам.

Па чертеже показана схема бурильной машины.

Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 вращения шпинделя 2 постоянной производительности и опорные гидроцилиндры 3, параллельно подключенные к напорной магистрали

4 насоса 5 маслостанции 6, приводной вал 7.которого жестко соединен с выходным валом (не показан) элек" тродвигателя 8, в сливной магистрали 9 опорных гидроцилиндров 3 включен блок управления в виде гидрораспределителя 10 и регулируемых дросселей 11 и 12, устанавливаемых на расчетные расходы в зависимости от требуемой траектории пространственно-ориентированной скважины, на сливе одного из которых установлен гидрораспределитель 13, управляемый профильным кулачком 14, причем кулачок 14 yñòàíoâëåí на полом шпинделе

2.

Выходной вал 15 гидродвигателя i посредством зубчатой передачи в . виде шестерен 16 и 17 соединен со

35 кинетически связан с одним из гидрораспределителей 32. При смещении поршней 47 влево .корпуса 24 смещаются также влево. Вал 35 получает вращение от выходного вала гидромотора

36. При подаче рабочей жидкости в бесштоковые полости 30 ГЦ 21 происходит смещение корпусов 24 влево, а поршней 48, траверсы 28 и шпинделя

2 с буровым ставом 18 и инструментом 19 вправо на забой. 1 ил. шпинделем 2, внутри которого раз" мещается буровой став 18 с дифференциальным режущим инструментом 19.

Механизм 20 подачи представляет собой гидромашинный возвратно-поступательного движения дифференциал, выполненный в виде двух пар опорных

3 и подающих гидроцилиндров 21, причем корпуса 22 первых жестко укреплены на корпусе 23 (станине) бурильной машины, а корпуса 24 вторых жестко соединены со штоками

25 опорных гидроцилиндров 3 и имеют возможность осевого продольного пере. мещения относительно неподвижных направляющих 26 машины. Штоки 27 подающих гидроцилиндров 21 жестко соединены с траверсой 28, установленной на подшипниках 29 на шпинделе

2. При этом бесштоковая 30 и штоковая 31 полости гидроцилиндров 21 через гидрораспределитель 32 соответственно подсоединены к напорной магистрали 33 дополнительного насоса 34 маслостанции 6, приводной вал

35 которого соединен с выходным валом (не показан) гидромотора 36, установленного в сливной магистрали

37 гидродвигателя 1, и к сливной магистрали 38 подаЬщих гидроцилиндров 21, в которой установлен дополнительный блок управления в виде гидрораспределителя 39, управляемого дополнительным профильным кулачком 40 и регулируемого дросселя 41, ) а кулачок 40 закреплен на шпинделе

2. В параллельных напорным магистралях 4 и 33 насосов 5 и 34 ветвях з

14

42 и 43 соответственно установлены предохранительные клапаны 44 и 45.

Бурильная машина работает следующим образом.

При включении бурильной машины рабочая жидкость (масло) одновременно подается к гидродвигателю 1 вращения шпинделя 2 и опорным гидроцилиндрам 3 из напорной магистрали 4 насоса 5 маслостанции 6, приводимого в движение двигателем 8, и далее идет на слив 46. Слив рабочей жидкости из опорных гидроцилиндров 3 осуществляется через блок управления в виде гидрораспределителя 10 и регулируемых дросселей 11, 12, установленных на расчетные расходы в зависимости от требуемой траектории пространственно-ориентированной скважины, либо непосредственно в бак маслостанции 6 либо через гидрораспределитель 13, управляемый профильным кулачком 14, который установлен на полом шпинделе 2.

При этом начинает вращаться выходной вал 15 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 2, передавая крутящий момент через зубчатую передачу в виде шестерен 16 и 17, шпиндель 2 и буровой став 18 дифференциальному режущему инструменту 19.

Поскольку механизм 20 подачи выполнен в виде двух пар опорных 3 и подающих 21 гидроцилиндров (причем корпуса 22 первых гидроцилиндров 3 жестко укреплены на корпусе 23(станине) машины), то при попадании рабочей жидкости, например, в штоковые полости гидроцилиндров 3 происходит смещение их поршней 47 со штоками 25 влево. Так как штоки 25 жестко соединены с корпусами 24 подающих гидроцилиндров 21, которые размещены в неподвижных направляющих . 26 бурильной машины, то и эти корпуса 24 начнут смещаться влево. Однако величина их смещения зависит не только от количества подводимой рабочей жидкости к полостям опорных гидроцилиндров 3, но и от того в каком месте находятся поршни 48 подающих гидроцилиндров 21, штоки 27 которых жестко связаны с траверсой 28, от величины нагрузки на режущем инструменте 19 и от того, в какие полости (бесштоковые 30 или штоковые 31) подводится рабочая жидкость..Для изменения направления потока рабочей

06361

4 жидкости, подводимой в полости 30, 31 подающих гидроцилиндров 21, в схеме привода машины предусмотрен гидрораспределитель 32.

В полости 30 подающих гидроци.—

1 линдров 21, например бесштоковые, через гидрораспределитель 32 рабочая жидкость подводится из напорной

1ð магистрали 33 дополнительного насоса 34, приводной вал 35 которого получает вращение от выходного вала гидромотора 36. Причем гидромотор

36 вращается за счет рабочей жид15 кости, подводимой из сливной магистрали 37 гидродвигателя 1, и уста. новлен, как и насос 34, на маслостанции 6. Слив рабочей жидкости из полостей 30, 31 подающих гидро2р цилиндров 21 осуществляется через дополнительный блок управления,в виде гидрораспределителей 32 и 39, причем последний из них управляется профильным кулачком 40, который

25 установлен на шпинделе 2, и далее либо через регулируемый дроссель

41, либо непосредственно в бак маслостанции 6.

При подаче рабочей жидкости, наЗр пример, в бесштоковые полости 30 подающих гидроцилиндров 21 происходит смещение корпусов 24 этих гидроцилиндров 21 влево относительно неподвижных направляющих 26 и одновременное перемещение их поршней

48 со штоками 27 и траверсой 28 вправо. Так как траверса 28 установлена на шпинделе 2 таким образом, что при .смещении траверсы 28 смеща-.

4р ется и шпиндель 2, то при смещении траверсы 28 вправо шпиндель 2 совместно с буровым ставом 18 и режущим инструментом 19 перемещается также вправо, т.е. происходит по45 дача инструмента 19 на забой. При этом за один оборот шпинделя 2 проо исходит пульсирующая подача инструмента 19 на забой в соответствии с профилем кулачков 14 и 40.

Для обеспечения автоматического режима бурения длинных пространственно-ориентированных технологичес" ких скважин в приводе бурильной машины предусмотрены предлагаемая

55 конструкция подающего механизма 20, идентичная установка кулачков 14 и

40 на полый шпиндель 2, обеспечиваю щая синхронизацию подачи импульса на режущие кромки дифференциально61 6 висимости от физико-механических свойств буримых горных пород.

14063

Формула из о бре тения

Составитель В.Захаров

Редактор А.Долинич Техред N,ËHäbrê

Корректор M.Максимишенец

Заказ 3175/33 Тираж 459

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

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

Подписное

В

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о инструмента 19 в строгом соответствии с частотой вращения шпинде.ля 2, и наличие двух отрицательных обратных связей по крутящему момен5 . у и усилию подачи на инструменте

9.

При увеличении момента сопротив ения вращению режущего инструмента

19 происходит незначительное снижеие его оборотов и перераспределеие расходов рабочей жидкости в араллельно подключенных к напор- . ой магистрали 4 насоса 5 маслостани 6 ветвях гидродвигателя 1 вращешпинделя 2 и опорных гидроцилин ров 3, причем в магистрали 4 гидро« вигателя 1 расход уменьшается, а в ругой магистрали 37 примерно на такую же величину or- увеличивается. 20

Так как гидромотар 36 также уменьшает свои обороты, то уменьшается объем рабочей жидкости, подводимой в бесштоковые полости 30 гидроцилинров 21. Дополнительный объем рабо-. 25 чей жидкости, подводимой в штоковые полости опорных гидроцилиндров 3,,,будет перемещать корпуса 24 подающих гидроцилиндров 21 влево, снижая при этом давление в бесштоковых 30 полостях 30 гидроцилиндров 21 и скорость подачи режущего инструмен та 19 на забой. (Как только нагрузка на инструмен те 19 уменьшится, расход в напорной 35 магистрали 4 гидродвигателя 1 вновь увеличится и, следовательно, воз( растает частота вращения режущего инструмента 19 и подача его на за( (бой.

Таким образом, изменение режима работы предлагаемой бурильной машины происходит автоматически в заБурильная машина, включающая корпус с направляющими, траверсу, шпиндель с дифференциальным режущим инструментом, насос, гидродвигатель вращения шпинделя и механизм подачи, напорные и сливные магистрали, гидрораспределители, размещенный на шпинделе профильный кулачок для взаимодействия с одним из гидрораспределителей, установленным в сливной магистрали и установленные в ней управляемые дроссели, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения длины пространственноориентированных скважин при одновременном повышении надежности работы машины при бурении скважин в автоматическом режиме в породах, перемежающихся по физико-механическим свойствам, машина снабжена дополнительным насосом, шпиндель имеет дополнительный профильный кулачок, а механизм подачи выполнен в виде опорных и подающих гидроцилиндров со штоками, причем корпуса опорных гидроцилиндров жестко закреплены к корпусу машины и их штоки прикреплены к корпусам подающих гидроцилиндров, которые размещены с возможностью осевого перемещения в направляющих, а штоки подающих гидро цилиндров прикреплены к связанной со шпинделем траверсе, при этом дополнительный профильный кулачок кинематически связан с одним из гидрораспределителей, который установлен в магистрали дополнительного насоса.