Исполнительный механизм подачи бурового инструмента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«ii945395 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 07. 79 (21) 2791314/22-03 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

И1) М. К>.

Е 21 В 44/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 2307,82.:Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 23.07.82 (53) УДК 622.233 °

° 05(088 ° 8) Г.М.Кузнецов, И.И.Рабин, В.М.Лукьянов, Б.Г.Соколов и М.Г.Кузнецов (72) Авторы изобретения

Грозненское научно-производственное объединение. Промавтоматика

1 (71) Заявитель (54) ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ

БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к исполнительным механизмам подачи бурового инструмента и может быть применено в нефтяной промышленности, а именно на буровых установках, и предназначено для автоматического регулирования с цифровым электрическим управлением подачей бурового инструмента.

Известно устройство подачи бурового инструмента 11).

Известен также исполнительный механизм подачи бурового инструмента, содержащий основание с двигателем, который через редуктор связан с барабаном буровой лебедки, и узел обратной связи с тормозной системой лебедки )2).

Недостатком системы является низкий коэффициент полезного действия узла обратной связи, что требует мощного двигателя и снижает показатели качества подачи бурового инструмента.

Цель изобретения — повышение плавности подачи бурового инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что корпус редуктора выполнен с возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратной связи выполнен в виде тросоприемного барабана, установленного на корпусе редуктора, при этом трос соединен с рычагом тормозной системы лебедки

На фиг.f изображен исполнительный механизм подачи бурового инструмента; на фиг.2 - вид А на фиг.l.

Устройство содержит основание 1, на котором посредством;,шарнира 2 закреплен оснсвной корпус 3. Основной корпус 3 снабжен приводом 4 поступательного перемещения, который связывает его с основанием 1.

Внутри основного. корпуса 3 смон тированы редуктор 5, корпус 6 кото рого снабжен опорами 7 и 8 качения:(подшипниками), посредством которых он смонтирован в основном

2О корпусе 3. Быстроходный входной вал 9 редуктора 5 посредством муфты

10 соединен с валом электрического двигателя ll. Выходной тихоходный . вал 12 редуктора 5 снабжен фракционным прижимным роликом 13, который посредством привода 4поступательногр перемещения находится в силовом контакте с тормозным шкивом 14 барабана лебедки 15.

На корпусе 6 редуктора 5 смонтирован тросоприемный барабан 16 с

945395 тросом 17, который через направляю- ® щие ролики 18 и 19 соединен с тормозной системой лебедки 15, тормозной рычаг 20 которой снабжен грузом 21 для тормозного усилия. Питание электродвигателя. 11 осуществляется по кабелю 22.

Исполнительный механизм подачи бурового инструмента работает следующим образом.

Перед началом подачи бурового инструмента барабан лебедки 15 под действием груза 21, создающего усилие на тормозном рычаге 20, находится в заторможенном состоянии.

При этом посредством привода 4 поступательного перемещения основной корпус электромеханического исполнительного механизма поворачивается. на шарнире 2 так, что фрикционный прижимной ролик 13 вводится в силовое зацепление с шкивом.14 (ребордой) барабана лебедки 15.. Так как натяжение троса барабана лебедки 15, создаваемое весом бурового инструмента, меньше тормозного усилия, развиваемого тормозным рычагом 20 с грузом 21, опускание бурового инструмента не происходит.

Для осуществления подачи бурового инструмента на вход электродвигате ля 11 по кабелю 22 подают управляющее напряжение от блока управления,. реализующего тот или иной закон ре" гулирования. На быстроходном валу 9 редуктора 5 электродвигателем 11 создается крутящий момент, который увеличивается редуктором 5 за счет его передачи и прикладывается .к шкиву 14 барабана лебедки 15 через .выходной тихоходный вал 12 редукто-. ра 5 и фрикционный.ролик 13. Так как крутящий момент, развиваемый ..электродвигателем 11, на выходном .тихоходном валу 12 редуктора 5 меньше тормозного усилия, а вал электродвигателя 11 начал вращаться, корпус

6 редуктора 5 под действием сил реакции от крутящего момента, развиваемого на его.заторможенном тихоходном валу 12, начинает вращаться в направлении, противоположном направлению вращения электродвигателя 11у наматывая на тросоприемный барабан 16,; укрепленный на корпусе 6 редуктора 5, трос 17, усилие натяжения которого передается с помощью направляющих роликов 18 и 19 на тормозной рычаг 20 с грузом 21.

Для того, чтобы такое вращение было возможно, корпус 6 редуктора 5 выполнен подвижным относительно основного корпуса 3 электромехани.ческого исполнительного механизма, что обеспечивается посадкой его в корпус 3 на подшипниках 7 и 8. Фик:сация положения (неподвижность) корпуса 6 в отсутствие управляющего напряжения обеспечивается натяжением троса 17 и трением в передачах редуктора и в электродвигателе.

Как только барабан 16 вместе с

5 корпусом 6 начинает вращаться, на-, матывая трос 17, тормозной рычаг 20 с грузом 21 начинает перемещаться вверх и растормаживает барабан лебедки 15 до тех пор, пока суммарные

10 силы, приложенные к барабану лебедки, обусловленные весом бурового инструмента и крутящим моментом, развиваемым на фрикционном ролике

l3, не превзойдут тормозных усилий, развиваемых тормозным рычагом 20 с грузом 21, после чего произойдет трогание барабана лебедки 15 и его вращение.

Реборда тормозного шкива лебедки

15 при этом начинает вращать прижимной ролик 13 электромеханического . исполнительного механизма в сторону, в которую .этот ролик вращался бы, если бы не был прижат к ребарде, при неподвижном корпусе 6 и лебедке 16. Скорость вращения вала 12 при этом возрастает, что вызывает снижение скорости вращения тросоприемного барабане.lб,.уменьшение механического момента, передаваемого от корпуса 6 на этот барабан, и следовательно, уменьшение. натяжного усилия, передаваемого через трос

17 к рычагу 20, что уменьшит дальнейший.нриподъем тормозного рычага 20 с грузом 21 и следовательно, снизит растормаживание лебедки 15 и дальнейшее увеличение скорости ее вращения. В этом проявляется влияние отрицательной обратной связи.

40 При пропорциональном выравнивании окружных скоростей лебедки 15 и вала электродвигателя ll корпус 6 редуктора 5 и тросоприемный. барабан 16 становятся неподвижными. При этом становится неподвижным тормозной рычаг 20 с грузом 21 дальнейшее растормаживание лебедки прекращается, вращение барабана лебедки 15, а следовательно и пода50 ча бурового инструмента принимают характер установившегося движения.

При увеличении скорости вращения барабана лебедки 15 сверх скорости

55 установившегося режима (это возможно, например, за счет уменьшения коэффициента трения тормозных колодок и тормОзного шкива 14 лебедки, или за счет снижения ско60 рости вращения электродвигателя 11, управляемого от блока управления) скорость вращения вала 12 увеличится по сравнению " той, которую он может получить от ведущего вала

65 10 (от электродвигателя 11) через

945395

Формула изобретения редуктор 5 при заданном уровне управляющего напряжения на электродвигателе 11 от управляющего блока (не пбказан). При этом корпус б редуктора и тросоприемный барабан 16 начнут вращаться, поменяв направление вращения таким образом, что трос 17 сматывается с барабана 16, позволяя рычагу 20 осуществлять притормаживание нод действием гру» за 21. Скорость вращения лебедки станет уменьшаться до тех пор, пока скорость вращения лебедки 15 и электродвигателя ll снова не выравняются (с учетом коэффициента передачи).

Таким образом, скорость вращения барабана лебедки 15, а следовательно и подача бурового инструмента, станут пропорциональными скорости вращения вала электрического двигателя ll. Нарушение этого баланса. скоростей приводит к приподнимание или затормаживанию барабана лебедки, и следовательно, к ускорению или замедлению подачи бурового инструмента;.При этом роль, исполняемая электромеханическим исполнительным механизмом - управление подачей бу. рового.инструмента, осуществляется посредством имеющихся в нем элементов жесткой отрицательной обратной связи.

Для управляемого изменения скорости подачи бурового инструмента блок управления, обрабатывающий закон регулиррваиия .(дайству ощий по прогрюа4е);,. Жижей. изменить.уп-равляйв а4);.найряжейие иа электродвиraTisae:ik, eiayee подается по кабблм- 22.

Вместо электродвигателя могут ис( пользоваться и другие серноприводы, например пневмодвигатель и т.д.

Выполнение редуктора подвижным, свободно вращающимся на подшипниках, З посредством которых он соединен с основнцм корпусом, и установка на подвижном корпусе редуктора тросоприемного барабана позволят значительно упростить конструкцию.

)О Простота и компактность повышают также надежность исполнительного механизма в работе.

Исполнительный механизм подачи бурового инструмента, содержащий основание с двигателем, козорый

20 через редуктор связан с барабаном буровой лебедки, и узел обратной связи с тормозной системой лебедки, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности

25 подачи бурового инструмента, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратной связи выполнен в виде тросоприем3g ного барабана, установленного на корпусе редуктора, при этом трос соединен с рычагом тормозной системы лебедки.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 606995, Кл. Е 21 В 44/00, 1975.

2. Патент Сж А 9 2657011, кл, 254-173, 1953.

945393

° м

Составитель В.Булыгин

Редактор A.Øèøêèíà Техред T. Фанта КорректорИ.Иуска

Эаказ 5284/45 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений к открытий

113035, Москва, Ж-Х5, Раушская наб., д. 4/5

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