Установка для ударно-канатного бурения

 

(i 11 75! 949

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.01.78 (21) 2569541/22-03 (51) М. Кл.

Е 21В 1/04 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК 622.242.2:

:622.243.414 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Бочаров и Г. М. Водяник (71) Заявитель

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТАНОВКА ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ

ГосУдаРственный комитет (23) Гтриоритет

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для ударноканатного бурения.

Известна установка для ударно-канатного бурения, содержащая вышку, маховикбарабан и гибкую связь (1).

Однако возвратно-поступательные движения бурового снаряда осуществляются ударным механизмом, что усложняет конструкцию всей установки и снижает надежность ее работы.

Известна установка для ударно-канатного бурения, содержащая вышку с подвижной площадкой и установленный на ней маховик-барабан с валом и привод (2).

Недостатком известной установки является сложная конструкция установки из-за наличия кривошипно-шатунного и рычажного механизмов.

Цель изобретения — упрощение конструкции установки.

Указанная цель достигается тем, что привод выполнен в виде двух асинхронных двигателей, которые установлены на валу маховика-барабана, причем статорные обмотки двигателей соединены последовательно между собой.

На фиг. 1 показано размещение оборудования в установке для ударно-канатного бурения; на фиг. 2 — схема электрическоro соединения двигателей маховика-барабана.

Установка для ударно-канатного бурения состоит из подвижной платформы 1 с кабиной 2 и вышкой 3. На вышке установлена подвижная площадка 4, связанная канатами 5 с устройством автоматического перемещения, установленным в кабине 2.

На площадке 4 в подшипниках на стойках

10 6 установлен маховик-барабан 7 с тормозом 8. К выходным концам вала маховикабарабана присоединены через соединительные муфты асинхронные короткозамкнутые двигатели 9 и 10. Маховик-барабан 7 гиб15 кой связью 11 соединен с буровым снарядом 12. В нижней части площадки 4 по центру бурового снаряда установлен амортизатор 13. Глубина канавки маховика-барабана выполнена такой, чтобы в ней вме20 щалась бухта гибкого соединения (канат или плоская стальная лента), когда буровой снаряд 12 контактирует с амортизатором 13. Ширина этой канавки равна диаметру или ширине гибкой связи.

25 Статоры однотипных асинхронных короткозамкнутых двигателей соединены пофазно последовательно в общую звезду.

Установка для ударно-канатного бурения работает следующпм образом.

30 В исходном положен

751949

3 нята над платформой, маховик-барабан 7 заторможен тормозом 8, буровой снаряд 12 контактирует с амортизатором 13. Подается напряжение на вход последовательно соединенных статорных обмоток двигателей 9 и 10, при этом тормоз 8 растормаживается. Напряжение источника распределяется между двигателями пропорционально их полным сопротивлениям. Так как двигатели приняты одинаковыми, то практически напряжение источника между ними распределяется поровну, при этом вращающиеся моменты двигателей равны четверти номинального и встречно направлены. Под действием силы тяжести бурового снаряда 12 маховик-барабан 7 начинаеч вращаться. Роторы двигателей 9 и 10 также начинают вращаться — один в сторону действия его вращающего момента, а другой — против вращающего момента. У двигателя 9 скольжение становится меньше единицы, а у двигателя 10 больше единицы.

Таким образом, у двигателя 9 полное сопротивление увеличивается, а у двигателя

10 уменьшается. Вследствие этого напряжение на двигателе 9 увеличивается, а на двигателе 10 падает, при этом их сумма остается равной напряжению источника.

Ускоряющий момент двигателя 9 увеличивается квадратично увеличению напряжения, а тормозящий момент двигателя 10 таким же образом уменьшается. Так как общее сопротивление двигателей при запуске в два раза больше, чем у одиночного, то пусковой ток во столько же раз уменьшается. Кроме того, в момент запуска радиус навивки гибкой связи максимальный, поэтому ускоряющий момент от веса бурового инструмента также максимальный, что способствует более быстрому разгону двигателя 9. По мере опускания снаряда

12 за счет уменьшения радиуса навивки момент от веса падает, но так как напряжение на двигателе 9 по мере его разгона увеличивается, то и вращающий момент растет. Правильным подбором веса снаряда, радиуса навивки, скорости вращения и мощности двигателей можно добиться, чтобы разгон маховика осуществлялся до установившейся скорости в минимальное время.

Следовательно, разгон маховика происходит за счет энергии положения бурового снаряда и энергии, потребляемой из сети.

После того как снаряд достигнет буримой породы, он резко тормозится, отдавая кинетическую энергию на разрушение породы. Маховик-барабан 7 продолжает вращаться в ту же сторону. Длина гибкой связи 11 подобрана таким образом, чтобы всегда было небольшое ее провисание и

I0

60 полное разматывание с барабана после удара снаряда. Поэтому после удара снаряда 12 о породу гибкая связь 11 начинает снова наматываться на маховик барабана.

Для того чтобы в месте соединения гибкой связи 11 с маховиком-барабаном 7 не происходило излома, это соединение выполнено шарнирным.

Буровой снаряд вследствие новой навивки гибкой связи на маховик-барабан 7 движется вверх. Его подъем осуществляется за счет энергии, запасенной в маховике, и поставляемой двигателем 9. Однако момент двигателя 9 и 10 подобран таким, что он не достаточен для удержания бурового снаряда на весу при увеличивающемся радиусе навивки гибкой связи 11. Маховик

7 тормозится. Двигатели 9 и 10 также тормозятся, а напряжения на обмотках (и моменты) сближаются по величине. При подъеме снаряда 12 на определенную высоту маховик 7 и двигатели 9 и 10 останавливаются, и, если напряжение источника не отключено, то процесс повторяется с тем отличием, что ускоряющим становится двигатель 10. По мере заглубления скважины автоподатчиком осуществляется опускание площадки 4.

Таким образом, в установке для ударноканатного бурения возвратно-поступательные движения бурового снаряда осуществляются за счет реверсивного движения маховика-барабана. При этом происходит циклический взаимный обмен энергией между маховиком и буровым снарядом, что позволяет, используя свойство асинхронного короткозамкнутого каскада к перераспределению напряжения между двигателями в функции их скольжения, попеременно включать в работу два двигателя привода маховика, вращающие его в противоположные стороны.

Формула изобретения

Установка для ударно-канатного бурения, содержащая вышку с подвижной площадкой и установленный на ней маховикбарабан с валом и привод, о т л и ч а ющ а я ся тем, что, с целью упрощения конструкции, привод выполнен в виде двух асинхронных двигателей, которые установлены на валу маховика-барабана, причем статорные обмотки двигателей соединены последовательно между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Седов Б. Е. и др. Буровые установки для проходки скважин и стволов. М., «Недра», 1972, с, 120, рис. 48.

2. Зорин И. П. и др. Ударно-канатное бурение. М., Госгортехиздат, 1960, с. 60 — 64.

751949 фигЛ

Составитель Л. Думкин

Редактор Д. Павлова

1(орректор 3. Тарасова

Заказ 1999/9 Изд. № 435 Тираж 626 Подписное

«гr

ПО «Г.сиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2