СТАНОК БУРОВОЙ
DRILLING MACHINE

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и строительству и может быть использовано для бурения вертикальных и наклонных скважин при добыче полезных ископаемых открытым способом и других буро-взрывных работ.
Известен станок буровой шарошечный СБШ-250МНА-32, включающий установленное на гусеничном ходу машинное отделение с мачтой, емкостью для воды и кабиной машиниста с пультом управления, электрооборудование и гидросистему, которая содержит контуры приводов основных операций: контур привода механизма подачи с контуром клапана воздухопровода компрессора, контур привода домкратов горизонтирования станка и позиционирования мачты, так же контур приводов вспомогательных операций, к которому относятся правый и левый цилиндры верхнего ключа, гидроцилиндры нижнего ключа, гидроцилиндр устройства для отдува буровой мелочи, гидроцилиндры люнета и сепаратора, контур сервоуправления [1, 2].
Недостатком такого станка является то, что при его работе в условиях отрицательных температур окружающей среды в процессе бурения скважины гидросистема станка обеспечивает постоянную работу контуров приводов основных операций - контура привода механизма подачи бурового инструмента и контура привода домкратов горизонтирования станка и позиционирования мачты. При этом контур приводов вспомогательных операций вовлекается в работу лишь эпизодически, при необходимости наращивания или изъятия штанг става бурового инструмента. В остальное время работы станка рабочая жидкость магистральной линии этого контура под воздействием отрицательных температур замерзает, в связи с чем, возобновление работы гидроцилиндров этого контура требует дополнительных
манипуляций по разогреву магистральной линии и самих гидроцилиндров контура приводов вспомогательных операций. Это приводит к снижению производительности станка.
Задачей изобретения является повышение производительности бурения скважин станком буровым в условиях работы при отрицательных температурах окружающей среды.
Технический результат достигается тем, что станок буровой, включающий установленное на гусеничном ходу машинное отделение с мачтой, емкостью для воды и кабиной машиниста с пультом управления, электрооборудование и гидросистему с маслонасосной станцией, снабженной устройством подогрева рабочей жидкости, при этом гидросистема содержит контуры приводов основных операций, к которым относятся контур привода механизма подачи, контур привода домкратов горизонтирования станка и позиционирования мачты, контур приводов вспомогательных операций, к которому относятся правый и левый гидроцилиндры верхнего ключа, гидроцилиндры нижнего ключа, гидроцилиндр устройства для отдува буровой мелочи, гидроцилиндры люнета и сепаратора, а так же контур сервоуправления, отличающийся тем, что гидросистема станка содержит дополнительный блок гидрораспределителей, соединяющий контур приводов вспомогательных операций с контуром сервоуправления или с контуром привода механизма подачи с обеспечением непрерывной циркуляции рабочей жидкости по контуру приводов вспомогательных операций во время выполнения операций контуром привода механизма подачи.
На фиг. 1 изображен общий вид станка бурового в транспортном положении; на фиг. 2 - то же в рабочем положении; на фиг. 3 - вид в плане машинного отделения; на фиг. 4 - мачта станка бурового; на фиг. 5 - то же, вид сбоку; на фиг. 6 - принципиальная гидравлическая схема станка бурового.
Станок буровой является самоходной маневровой буровой установкой и включает гусеничный ход 1 и машинное отделение 2, являющееся основной несущей частью станка, на котором смонтированы кабина машиниста 3 с оборудованием управления, мачта 4 с буровым ставом, емкость 5 для воды с электронагревателем, электрооборудование и гидросистема.
Кроме того, в машинном отделении 2 размещены маслонасосная станция 6 с гидравлическим баком, оснащенным устройством подогрева рабочей жидкости с термореле (не показаны), насосная установка 7, компрессорная установка 8, контрольно-регулирующая и распределительная аппаратура, а так же домкраты 9 горизонтирования станка и закреплены цилиндры домкратов 10 позиционирования мачты 4.
На мачте 4 смонтирован механизм 11 подачи бурового инструмента с рукавом (не показан) подачи в его центральное отверстие водовоздушной смеси, головка 12 бурового снаряда, электродвигатель 13 привода вращения бурового инструмента, шпиндельный переходник 14, люнет 15, сепаратор 16, ключ верхний 17 и ключ нижний 18 механизма для разбора става бурового инструмента, а так же устройство 19 для отдува буровой мелочи.
Гидросистема оборудования станка содержит три гидронасоса 20, 21 и 22, питающих гидравлические контуры приводов основных и вспомогательных операций, а так же контур сервоуправления.
Контуры приводов основных операций включают в себя контур привода механизма 11 подачи бурового инструмента, контур привода домкратов 9 горизонтирования станка и домкратов 10 позиционирования мачты 4.
Контур приводов вспомогательных операций включает в себя гидроцилиндры 23 верхнего ключа 17 и гидроцилиндр 24 нижнего ключа 18 механизма для разбора и наращивания штанг 37 става бурового инструмента, гидроцилиндры 25 люнета 15, гидроцилиндры 26 сепаратора 16, гидроцилиндр 27 подвода устройства 19 для отдува буровой мелочи, гидрораспределитель 28 с гидроклапанами 29 и 30.
Контур сервоуправления включает электроуправляемые гидрораспределители 31, 32, 33.
Гидронасос 20 при этом питает контуры приводов основных операций: привода механизма 11 подачи бурового инструмента, клапан 34 воздухопровода компрессорной установки 8, контур привода домкратов 9 горизонтирования станка и домкратов 10 позиционирования мачты 4. Гидронасос 22 питает эти же контуры в ускоренных режимах подач. Гидронасос 21 питает контур приводов вспомогательных операций и контур сервоуправления. Блок гидрораспределителей 35 и 36 соединяет контур приводов вспомогательных операций с контуром сервоуправления с питанием от гидронасоса 21 или с контуром привода механизма 11 подачи с питанием от гидронасоса 20.
Станок буровой работает следующим образом.
Гусеничный ход 1 обеспечивает перемещение станка бурового в транспортном положении, когда мачта 4 находится в горизонтальном положении, к месту бурения.
Маслонасосная станция 6, установленная в машинном отделении 2, обеспечивает работу приводов всех гидравлических механизмов станка. Ее работоспособность при отрицательных температурах воздуха поддерживается устройством подогрева рабочей жидкости, представляющим собой электронагреватель с термореле, поддерживающим постоянную заданную температуру рабочей жидкости в гидравлическом баке.
Насосная установка 7 машинного отделения 2 предназначена для подачи рабочей жидкости к гидродвигателям контуров гидросистемы станка для осуществления механических операций. Для выполнения вспомогательных операций блоком гидрораспределителей 35 и 36 соединяют контур приводов вспомогательных операций с контуром сервоуправления, питающихся от гидронасоса 21. А во время выполнения основных операций контур приводов вспомогательных операций переключают блоком гидрораспределителей 35 и 36 на соединение с контуром привода механизма 11 подачи бурового инструмента с питанием от гидронасоса 20. Гидрораспределитель 28 регулирует давление в контуре приводов вспомогательных операций, включая гидроклапан 30 рабочего давления при выполнении вспомогательных операций и включая гидроклапан 29 минимального давления для возможности циркуляции рабочей жидкости по контуру приводов вспомогательных операций во время работы привода механизма 11 подачи.
Домкраты 9 горизонтирования станка обеспечивают горизонтальное положение станка на почве в месте бурения. Домкраты 10 позиционирования мачты 4 предназначены для осуществления операций подъема мачты 4 из транспортного в рабочие положения и опускания ее обратно в горизонтальное транспортное положение. Контур привода домкратов 9 горизонтирования станка и 10 позиционирования мачты запитан от гидронасоса 22.
Механизмом для разбора и наращивания бурового става посредством гидроцилиндров 23 верхнего ключа 17 и гидроцилиндра 24 нижнего ключа 18 свинчивают и развинчивают штанги 37 става бурового инструмента, подают буровое долото на ось бурения и обратно и осуществляют замену долот.
Люнет 15 предназначен для удержания штанги 37 бурового инструмента на оси бурения во время свинчивания и развинчивания штанг 37, а так же поддержания при извлечении и установке в сепаратор 16 очередной штанги 37 при наклонном бурении посредством гидроцилиндров 25.
Сепаратор 16 предназначен для хранения штанг 37 и поочередной их передачи на ось бурения и обратно в процессе наращивания и разбора става бурового инструмента, а также для удержания штанги 37 бурового инструмента от проворота при отвинчивании ее от опорного узла гидроцилиндрами 26.
Механизм 11 подачи сообщает буровому инструменту возвратно-поступательное движение бурового става по мачте 4 и передает ему осевое усилие бурения посредством привода механизма 11 подачи.
Емкость 5 для воды с электронагревателем предназначена для хранения воды и поддержания ее в жидком состоянии, необходимом для образования водовоздушной смеси, которая при открытии клапана 34 воздухопровода компрессорной установки 8 подается в центральное отверстие (не показано) бурового инструмента и используется для очистки скважины от шлама, охлаждения бурового инструмента (шарошечного долота) и пылеподавления.
Кабина 3 машиниста предназначена для создания необходимого комфорта при работе обслуживающего персонала, а так же защиты оборудования управления от атмосферных осадков и пыли.
Устройство 19 для отдува буровой мелочи подводится к устью скважины посредством гидроцилиндра 27 и обеспечивает отдув буровой мелочи из зоны бурения.
В транспортном положении, когда мачта 4 сложена, станок буровой на гусеничном ходу 1 перемещается к месту бурения скважины. В месте бурения включают контуры приводов основных операций от гидронасосов 20 и 22. Контур привода домкратов 9 горизонтирования станка и домкратов 10 позиционирования мачты 4, запитанный от гидронасоса 22, осуществляет выдвижение домкратов 9 горизонтирования станка и выдвижение штоков домкратов 10 позиционирования мачты 4, которые переводят последнюю в вертикальное или наклонное рабочее положение.
Открывают клапан 34 воздухопровода компрессорной установки 8 и подают водовоздушную смесь через рукав в центральное отверстие бурового инструмента, включают электродвигатель 13 привода вращения бурового инструмента и привод механизма 11 его подачи контура приводов основных операций, запитанного от гидронасоса 20. Начинается процесс бурения, во время которого, по мере углубления скважины, водовоздушной смесью, подаваемой под давлением, создаваемым компрессорной установкой 8, через рукав в центральное отверстие бурового инструмента, буровая мелочь выдувается из глубины скважины и поднимается к ее устью, куда посредством гидроцилиндра 27 подводят устройство 16 для отдува буровой мелочи, чем и обеспечивается ее удаление из зоны бурения. Подача рабочей жидкости к приводу механизма 11 подачи, регулирование давления в гидросистеме, слив избыточной жидкости в бак обеспечивается гидрораспределителями 31, 32 и 33. Контур приводов вспомогательных операций во время работы контура привода механизма 11 подачи переключен блоком гидрораспределителей 35 и 36 на питание от гидронасоса 21. Гидрораспределитель 28 при этом включает гидроклапан 29, поддерживающий в контуре приводов вспомогательных операций непрерывную циркуляцию рабочей жидкости заданной температуры при пониженном давлении.
После забуривания первой штанги 37 бурового става выключают контур привода механизма 11 подачи, закрывают клапан 34 воздухопровода компрессорной установки 8 и выключают электродвигатель 13 привода вращения бурового инструмента. Контур приводов вспомогательных операций переключают блоком гидрораспределителей 35 и 36 на питание от гидронасоса 20. Гидрораспределитель 28 при этом включает гидроклапан 30, поддерживающий в контуре приводов вспомогательных операций рабочее давление, при котором выполняют вспомогательные операции по наращиванию штанг 37 става бурового инструмента.
Для этого гидроцилиндром 24 подвигают ключ нижний 18 на лыски штанги 37 и гидроцилиндрами 23 подвигают ключ верхний 17 на лыски шпиндельного переходника 14. После этого ключ верхний 17 гидроцилиндрами 23 отодвигают от шпиндельного переходника 14. Далее, включая левое вращение двигателя головки 12 бурового снаряда, полностью отворачивают шпиндельный переходник 14.
Затем головку 12 бурового снаряда гидроцилиндрами механизма 11 подачи поднимают в крайнее верхнее положение, гидроцилиндрами 26 сепаратора 16 подводят очередную штангу 37 на ось бурения и, включая медленное вращение вправо двигателя головки 12 бурового снаряда и медленное опускание головки 12 бурового снаряда, навинчивают шпиндельный переходник 14 на штангу 37. После этого включают подъем головки 12 бурового снаряда, извлекают штангу 37 из гнезда сепаратора 16 и гидроцилиндрами 26 отводят сепаратор 16 в исходное положение.
Гидроцилиндрами 25 поднимают и закрывают на штанге 37 люнет 15 и включают медленное опускание головки 12 бурового снаряда, сохраняя медленное вращение электродвигателя 13 вправо. При этом штанга 37, извлеченная из сепаратора 16, навинчивается на штангу 37, удерживаемую в нижнем ключе 18. Выключают вращение электродвигателя 13, приподнимают головку 12 бурового снаряда со штангами 37, и нижний ключ 18 отводят в исходное положение.
После этого открывают и опускают люнет 15 и включают электродвигатель 13 вращения и привод механизма 11 подачи головки 12 бурового снаряда вниз, операция бурения продолжается.
Очередное наращивание става бурового инструмента проводят в описанном выше порядке.
Разборка бурового става и установка штанги 37 в сепаратор 16 проводятся в обратном порядке.
При отрицательных температурах окружающей среды, особенно в условиях вечной мерзлоты в контуре приводов вспомогательных операций гидравлической системы станка бурового непрерывно циркулирует рабочая жидкость. Таким образом, предотвращается ее замерзание в контуре приводов вспомогательных операций, чем обеспечивается бесперебойная работа станка, так как исключаются манипуляции по разогреву магистральных линий и самих гидроцилиндров контура приводов вспомогательных операций в гидросистеме, таким образом, повышается его производительность.
Источники информации
1. Станок СБШ-250МНА-32. Руководство по эксплуатации. 091-00.00.000-36 РЭ, ОАО «РУДГОРМАШ», 2007, выложенное 28.03.2016 в сети интернет: https:web.archive.org/web/20160328193321/http://sbsh-250.ru/manuals.
2. Принципиальная гидравлическая схема станка СБШ-250МНА-32, выложенная 12.09.2016 в сети интернет: https:web.archive.org/web/20160912061008/http://sbsh-250.ru/manuals/hydraulic_system/basic_hydraulics.pdf.