PL186953B1

PL186953B1 - Sposób i urządzenie do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytaka hydraulicznego

Info

Publication number: PL186953B1
Application number: PL98325438A
Authority: PL
Inventors: Hans Haberer; Leohard Weixler
Original assignee: Bauer Maschinen Gmbh
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2004-04-30
Also published as: DE19711479C2; EP0866210A2; KR19980080381A; CN1196436A; JPH10325289A; DE59810568D1; ES2212159T3; DE19711479A1; EP0866210B1; PL325438A1; HK1011556A1; EP0866210A3; KR100546497B1; CZ82898A3; ATE257902T1; CZ294862B6

Abstract

6. Urzadzenie do przenoszenia mo- mentu obrotowego i predkosci obrotowej agregatu na modul roboczy, zwlaszcza chwy- tak hydrauliczny, znamienne tym, ze miedzy agregatem (2) a modulem roboczym (5) jest umieszczony srodek roboczy (3) i jest z nimi polaczony i, ze srodek roboczy (3) w jednym kierunku obrotu przenosi moment obrotowy i predkosc obrotowa agregatu (2 ) na srodek roboczy (3), a w drugim kierunku obrotu przetwarza predkosc obrotowa i mo- ment obrotowy na moc hydrauliczna, która jest doprowadzana do modulu roboczego (5). FIG. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytaka hydraulicznego do usuwania przeszkód, przykładowo skały litej, głazów narzutowych i tym podobnych podczas wiercenia otworu wiertniczego za pomocą głowicy i rury płuczkowej.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytak hydrauliczny.

Dotychczas podczas wiercenia otworu wiertniczego przy napotkaniu rury płuczkowej na przeszkodę, konieczne było zastosowanie specjalnego zestawu, który usuwał tę przeszkodę. Z reguły stosowane było narzędzie chwytakowe, przykładowo chwytak hydrauliczny, który wymagał zastosowania dodatkowego przyrządu.

Dodatkowy przyrząd musiał być umieszczony w otworze wiertniczym po uprzednim wyciągnięciu rury płuczkowej.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, przykładowo chwytak hydrauliczny, wyjątkowo skutecznie umożliwiającego wiercenie i usuwanie przeszkód w otworze wiertniczym, a tym samym powodującym zmniejszenie nakładu czasowego i kosztów.

Zadanie to w odniesieniu do sposobu zostało rozwiązane dzięki temu, że prędkość obrotową i moment obrotowy agregatu przenosi się poprzez środek roboczy na moduł roboczy z tym, że w środku roboczym prędkość obrotową i moment obrotowy okresowo poprzez zmianę kierunku obrotu przetwarza się w moc hydrauliczną, którą doprowadza się do modułu roboczego.

Korzystnie jako agregat do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej stosuje się głowicę płuczkową z rurą płuczkową i głębi się otwór wiertniczy, a do usuwania przeszkód w otworze wiertniczym chwytak hydrauliczny, jako moduł roboczy, łączy się poprzez głowicę hydrauliczną, jako środek roboczy, z rurą płuczkową, przy czym chwytak hydrauliczny osadza się na dnie otworu wiertniczego, a następnie, gdy moment obrotowy i prędkość obrotowa poprzez głowicę hydrauliczną są przenoszone w jednym kierunku obrotu na chwytak hydrauliczny, łapy chwytaka hydraulicznego otwiera się i wkręca w grunt, a gdy pompa hydrauliczna jest napędzana przez rurę płuczkową poprzez głowicę hydrauliczną w kierunku przeciwnym, to dla usunięcia przeszkody z otworu wiertniczego łapy chwytaka hydraulicznego zamyka się hydraulicznie.

Według wynalazku do chwytaka hydraulicznego przez pompę hydrauliczną doprowadza się płyn hydrauliczny i zamyka się łapy chwytaka hydraulicznego.

Korzystnie otwarcie łap chwytaka hydraulicznego przeprowadza się przez nacisk rury płuczkowej na chwytak hydrauliczny, a napełniony chwytak hydrauliczny przez rurę płuczkową transportuje się na powierzchnię i dociąga do głowicy płuczkowej, przy czym wywołuje się siły rozciągające i przy obracającej się rurze płuczkowej otwiera się łapy chwytaka.

Zadanie wynalazku w odniesieniu do urządzenia do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytak hydrauliczny zostało rozwiązane dzięki temu, że między agregatem a modułem roboczym jest umieszczony środek roboczy i jest z nim połączony i, że środek roboczy w jednym kierunku obrotu przenosi moment obrotowy i prędkość obrotową agregatu na środek roboczy a w drugim kierunku obrotu

186 953 przetwarza prędkość obrotową i moment obrotowy na moc hydrauliczną, która jest doprowadzana do modułu roboczego.

Korzystnie agregatem jest głowica płuczkowa z rurą płuczkową, środkiem roboczym jest głowica hydrauliczna a modułem roboczym chwytak hydrauliczny i, że chwytak hydrauliczny jest połączony obrotowo i hydraulicznie uruchamiany za pomocą rury płuczkowej poprzez głowicę hydrauliczną.

Według wynalazku głowica hydrauliczna jest wyposażona w przekładnię, która zwiększa prędkość obrotową rury płuczkowej o współczynniki, a moment obrotowy zmniejsza o ten sam współczynnik i, oraz w mechanizm biegu jałowego, który przy jednym kierunku ruchu przenosi prędkość obrotową przekładni na pompę hydrauliczną, a przy ruchu przeciwnym blokuje.

Korzystnie rura płuczkowa jest połączona z pokrywą a przekładnia z obudową głowicy hydraulicznej.

Według wynalazku przy zablokowanym mechanizmie, wał wyjściowy przekładni napędzany 1/i-krotnym momentem obrotowym rury płuczkowej jest połączony poprzez obudowę przekładni i obudowę z korpusem włączającym, połączonym trwale z chwytakiem hydraulicznym.

Korzystnie korpus włączający jest wyposażony w krzywkę sprężystą do przełączania zaworu, zwłaszcza zaworu 4/2-drogowego, który jest połączony z przewodem doprowadzającym i przewodem odprowadzającym chwytaka hydraulicznego.

W jednej odmianie urządzenia siłowniki hydrauliczne chwytaka hydraulicznego są umieszczone w przybliżeniu współosiowo do głowicy hydraulicznej a jego łapy są przyłączone przegubowo poniżej głowicy hydraulicznej.

W drugiej odmianie siłowniki hydrauliczne chwytaka hydraulicznego są umieszczone w osiowym przedłużeniu głowicy hydraulicznej.

Istotna podstawowa idea wynalazku polega na tym, że stosuje się środek roboczy, który jest tak ukształtowany, że mechaniczne wielkości, a mianowicie moment obrotowy M i prędkość obrotową n, przykładowo głowicy płuczkowej z rurą płuczkową, przetwarza się wybiórczo i na określony czas w moc hydrauliczną Moc hydrauliczna jest przenoszona na moduł roboczy, przykładowo na chwytak hydrauliczny, za pomocą przewodu hydraulicznego.

Jako moduł roboczy może być zastosowany każdy napędzany hydraulicznie agregat, przyrząd lub narzędzie. Jako korzystną dziedzinę zastosowania sposobu i urządzenia według wynalazku jest przenoszenie momentu obrotowego i prędkości obrotowej głowicy płuczkowej z drągiem Kelley'ego na chwytak hydrauliczny jako moduł roboczy. Prędkość obrotowa i moment obrotowy drąga Kelly'ego są przenoszone przez dodatkowy środek roboczy na chwytak hydrauliczny.

Celowo siły rozciągające i docisku, jakie są wywierane przez rurę płuczkową na chwytak hydrauliczny są wykorzystane do przełączania zaworu drogowego.

Gdy moduł roboczy względnie chwytak hydrauliczny jest napełniony skałą litą lub tym podobnym, wówczas jest on transportowany poprzez rurę płuczkową na powierzchnię i po dociągnięciu do zderzaka na głowicy płuczkowej, wywierane siły rozciągające odpowiednio przełączają zawór drogowy, a ruch obrotowy rury płuczkowej jest przetwarzany w energię hydrauliczną, służącą do otwarcia łap chwytaka hydraulicznego.

Dzięki wynalazkowi uzyskuje się w prosty sposób zamianę ruchu obrotowego agregatu na sterowane hydraulicznie ruchy środka roboczego, wywołujące określone działanie modułu roboczego.

Środek roboczy według wynalazku między agregatem, przykładowo głowicą płuczkową, której moment obrotowy i prędkość obrotowa są przenoszone, a modułem roboczym, przykładowo chwytakiem hydraulicznym, odnosi się w najszerszym sensie do odbiorników hydraulicznych. Oprócz uprzywilejowanego chwytaka hydraulicznego jako moduł roboczy mogą być napędzane przez napęd obrotowy, za pomocą sił obwodowych i dociskowych, również hydraulicznie napędzane pompy, młoty udarowe albo silniki, a przez zmianę kierunku obrotu przykładowo hydraulicznie przechylane.

186 953

Przykładowo w górnictwie jako moduł roboczy może być również zastosowane nacinające urządzenie wychylne do rozszerzania średnicy na dnie otworu wiertniczego albo łamacz rdzenia wyposażony w wychylne elementy do wiercenia otworów wiertniczych.

Urządzenie według wynalazku jest uwidocznione w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia środek roboczy w postaci głowicy hydraulicznej do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej z głowicy płuczkowej, fig. 2 i 3 - głowicę hydrauliczną według fig. 1 w różnych stanach włączenia, fig. 4 - głowicę hydrauliczną z modułem roboczym w postaci chwytaka hydraulicznego z siłownikami hydraulicznymi umieszczonymi współosiowo, a fig. 5 - głowicę hydrauliczną według fig. 4 z siłownikami hydraulicznymi umieszczonymi osiowo.

Na figurze 1 jest przedstawione urządzenie 1 do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej z agregatu, w postaci głowicy płuczkowej, z której jest przedstawiona tylko rura płuczkowa 2, na głowicę hydrauliczną 3. Głowica hydrauliczna 3, jako środek roboczy, wytwarza moc hydrauliczną uzyskiwaną, z doprowadzanych poprzez napędowy agregat 2 w postaci rury płuczkowej do dna otworu wiertniczego, wielkości mechanicznych w postaci momentu obrotowego M i prędkości obrotowej n. Rura płuczkowa 2 jest połączona nieobrotowo z bliżej nie przedstawioną głowicą płuczkową.

Głowica hydrauliczna 3 zawiera połączoną z elementem sprzęgającym rury płuczkowej 2 obrotową pokrywę 21, która poprzez zespół łożyskowy 21 a jest umieszczona w obudowie 17. Z obrotową pokrywą 21 jest połączona przekładnia 7, mechanizm biegu jałowego 11 i pompa hydrauliczna 9.

Od strony dna wierconego otworu obudowa 17 jest zakończona przesuwnym cylindrycznym korpusem włączającym 15, który od strony dna zawiera środek włączający, na przykład naprężaną sprężyną krzywkę włączającą 16 i element włączający 16a. Korpus włączający 15 otacza obudowę 17, z którą jest połączony nieobrotowo. Korpus włączający 15 zbudowany z dwóch części, części dolnej 8 i dłuższej części górnej 8a, jest utrzymywany nieobrotowo poprzez moduł roboczy 5 w postaci chwytaka hydraulicznego (patrz fig. 4 i 5).

W jednym kierunku obrotu, ruch obrotowy rury płuczkowej 2 jest przenoszony z pokrywy 21 na wał napędowy 22 przekładni 7. Przekładnia 7, która przykładowo jest ukształtowana jako przekładnia planetarna o przełożeniu i, które redukuje wejściowy moment obrotowy M o 1/i-krotność i zwiększa wejściową prędkość obrotową n o ten sam współczynnik i.

Wał wyjściowy 23 przekładni 7 napędza poprzez sprzęgło 13 wał napędzany 24 mechanizmu biegu jałowego 11, który w jednym kierunku ruchu przekazuje moment obrotowy M i prędkość obrotową n, bez oddziaływania sprzęgła 14 na wał napędowy pompy hydraulicznej 9.

Pompa hydrauliczna 9 zasysa płyn hydrauliczny ze zbiornika 27 i przenosi wspomnianą prędkość obrotową i moment obrotowy w strumieniu objętościowym i ciśnieniu płynu hydraulicznego. Płyn hydrauliczny jest kierowany na stronę wysokiego ciśnienia pompy hydraulicznej 9 przez przewód 18 do zaworu 20, przykładowo zaworu 4/2-drogowego, skąd jest kierowany do odbiornika hydraulicznego, w tym przypadku do siłowników hydraulicznych 6, chwytaka hydraulicznego 5 (patrz fig. 4 i 5). Od siłowników hydraulicznych 6 płyn hydrauliczny jest kierowany przez przewód powrotny 19 i zawór 20, zwłaszcza zawór 4/2-drogowy, do zbiornika 27.

W drugim kierunku obrotu ruch obrotowy rury płuczkowej 2, przeciwny do pierwszego kierunku obrotu jest przenoszony nieobrotowo na chwytak hydrauliczny 5, gdy mechanizm biegu jałowego 11 jest zablokowany, to znaczy, gdy jego wewnętrzna część 12 i zewnętrzny pierścień 10, połączony mocno z obudową 17, są między sobą sprzężone. Ponieważ wał wyjściowy 25 mechanizmu biegu jałowego 11 nie może wykonywać żadnego obrotu względem obudowy 17, to wał wyjściowy 23 przekładni 7 jest poddany działaniu l/-i-krotnego momentu obrotowego rury płuczkowej 2. Prędkość obrotowa i moment obrotowy są więc przenoszone przez obudowę przekładni 2 na obudowę 17, która jest połączona nieobrotowo z korpusem włączającym 15.

Chwytak hydrauliczny 5, połączony trwale z korpusem włączającym 15 jest teraz napędzany z momentem obrotowym i prędkością obrotową rury płuczkowej 2 tak, że w tym drugim

186 953 kierunku obrotu otwarte łapy 4 chwytaka hydraulicznego 5 (patrz fig. 4 i 5) mogą być wkręcane w dno wykonywanego otworu wiertniczego.

Korpus włączający 15 z naprężaną sprężyną krzywką włączającą 16 daje możliwość zrealizowania przebiegu płynu hydraulicznego w dwóch różnych kierunkach, bez konieczności wyjmowania chwytaka hydraulicznego 5 oraz głowicy hydraulicznej 3 z otworu wiertniczego, w celu dokonania przełączenia, jak to było znane ze stanu techniki. Dwa różne kierunki płynu hydraulicznego uzyskuje się wtedy, gdy poprzez rurę płuczkową 2 jest doprowadzane dodatkowe obciążenie na głowicę hydrauliczną 3. Korpus włączający 15 zaopatrzony w krzywkę sprężystą 16 ma ruchy poosiowe względem rury płuczkowej 2, które są wykorzystywane do włączenia przez włącznik 16a zaworu 20, co zostało przedstawione na fig. 2. W tym położeniu nie przedstawiony chwytak hydrauliczny znajduje się na dnie otworu wiertniczego. Ponieważ przez rurę płuczkową 2 jest wywierane obciążenie na korpus włączający 15, to zawór 20 zostaje przełączony i zostaje odwrócony kierunek przepływu płynu hydraulicznego.

Figura 3 przedstawia dalszy etap stanu włączania. W tym stanie włączania, obudowa 17 jest przesunięta do zderzaka 8b korpusu włączającego 15. Następuje hydrauliczne uruchomienie siłowników hydraulicznych 6, z których przedstawiony jest tylko jeden siłownik, dzięki czemu przy jednoczesnym obrocie rury płuczkowej 2 łapy chwytaka hydraulicznego 5 są hydraulicznie otwierane.

Szczególnie prosta odmiana głowicy hydraulicznej 3 może być ukształtowana bez korpusu włączającego 15. Wówczas możliwy jest jedynie jeden objętościowy kierunek przepływu płynu hydraulicznego, a uruchomienie modułu roboczego 5 następuje poza otworem wiertniczym, przykładowo przez ręczne przestawianie

Na figurze 4 jest przedstawione praktyczne ukształtowanie urządzenia 1 do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej z napędowego agregatu 2 - rury płuczkowej do modułu roboczego 5 - chwytaka hydraulicznego. Ukształtowanie i układ głowicy hydraulicznej 3 odpowiadają głowicy hydraulicznej przedstawionej na fig. 1-3. Te same części zostały oznaczone identycznymi odnośnikami.

Urządzenie według fig. 4 zawiera siłowniki hydrauliczne 6, umieszczone współosiowo do głowicy hydraulicznej 3 i zamocowane do części górnej 8a korpusu włączającego 15, które przez połączenie przegubowe 30 służą do przestawiania łap 4 chwytaka hydraulicznego 5 z położenia zamkniętego w przedstawione położenie otwarte. W tym położeniu, chwytak hydrauliczny 5 jest obracany z prędkością obrotową głowicy hydraulicznej 3, która odpowiada prędkości obrotowej rury płuczkowej 2.

Przez odpowiednio ukształtowane elementy tnące 31 łap 4 opuszczony na dno otworu wiertniczego chwytak hydrauliczny 5 wkręca się w grunt, który zostaje rozbity a przeszkoda w wierceniu usunięta, po czym łapy 4 zostają doprowadzone do położenia zaniknięcia i wraz z gruntem usunięte z otworu wiertniczego.

Na figurze 5 jest przedstawiona druga odmiana urządzenia według wynalazku, w której głowica hydrauliczna 3 jest przedstawiona jedynie w zarysie. Poniżej głowicy hydraulicznej 3 w osiowym przedłużeniu są umieszczone siłowniki hydrauliczne 6. Chwytak hydrauliczny 5 jest przedstawiony z otwartymi łapami 4, zaopatrzonymi w elementy tnące 31.

186 953

186 953 to

186 953

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób i urządzenie do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytaka hydraulicznego, znamienny tym, że prędkość obrotową i moment obrotowy agregatu przenosi się poprzez środek roboczy na moduł roboczy z tym, że w środku roboczym prędkość obrotową i moment obrotowy poprzez okresowo zmianę kierunku obrotu przetwarza się w moc hydrauliczną, którą doprowadza się do modułu roboczego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako agregat do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej stosuje się głowicę płuczkową z rurą płuczkową i głębi się otwór wiertniczy, a do usuwania przeszkód w otworze wiertniczym chwytak hydrauliczny, jako moduł roboczy łączy się poprzez głowicę hydrauliczną, jako środek roboczy z rurą płuczkową, przy czym chwytak hydrauliczny osadza się na dnie otworu wiertniczego, a następnie, gdy moment obrotowy i prędkość obrotowa poprzez głowicę hydrauliczną są przenoszone w jednym kierunku obrotu na chwytak hydrauliczny, łapy chwytaka hydraulicznego otwiera się i wkręca w grunt, a gdy pompa hydrauliczna jest napędzana przez rurę płuczkową poprzez głowicę hydrauliczną w kierunku przeciwnym, to dla usunięcia przeszkody z otworu wiertniczego łapy chwytaka hydraulicznego zamyka się hydraulicznie.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do chwytaka hydraulicznego przez pompę hydrauliczną doprowadza się płyn hydrauliczny i zamyka się łapy chwytaka hydraulicznego.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że otwarcie łap chwytaka hydraulicznego przeprowadza się przez nacisk rury płuczkowej na chwytak hydrauliczny.
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że napełniony chwytak hydrauliczny przez rurę płuczkową transportuje się na powierzchnię głowicy płuczkowej i dociąga się do głowicy płuczkowej, przy czym wywołuje się siły rozciągające i przy obracającej się rurze płuczkowej otwiera się łapy chwytaka.
6. Urządzenie do przenoszenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej agregatu na moduł roboczy, zwłaszcza chwytak hydrauliczny, znamienne tym, że między agregatem (2) a modułem roboczym (5) jest umieszczony środek roboczy (3) i jest z nimi połączony i, że środek roboczy (3) w jednym kierunku obrotu przenosi moment obrotowy i prędkość obrotową agregatu (2) na środek roboczy (3), a w drugim kierunku obrotu przetwarza prędkość obrotową i moment obrotowy na moc hydraullczną, która jest doprowadzana do modułu roboczego (5).
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że agregatem (2) jest głowica płuczkowa z rurą płuczkową, środkiem roboczym jest głowica hydrauliczna (3) a modułem roboczym chwytak hydrauliczny (5) i, że chwytak hydrauliczny (5) jest połączony obrotowo i hydraulicznie uruchamiany za pomocą rury płuczkowej (2) poprzez głowicę hydrauliczną (3).
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że głowica hydrauliczna (3) jest wyposażona w przekładnię (7), która zwiększa prędkość obrotową rury płuczkowej (2) o współczynniki, a moment obrotowy zmniejsza o ten sam współczynnik i, oraz w mechanizm biegu jałowego (11), który przy jednym kierunku ruchu przenosi prędkość obrotową przekładni (7) na pompę hydrauliczną (9), a przy ruchu przeciwnym blokuje.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że rura płuczkowa (2) jest połączona z pokrywą (21) a przekładnia (7) z obudową (17) głowicy hydraulicznej (3).
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że przy zablokowanym mechanizmie biegu jałowego (11), wał wyjściowy (23) przekładni (7) napędzany 1/i-krotnym momentem obrotowym rury płuczkowej (2) jest połączony poprzez obudowę przekładni (7) i obudowę (17) z korpusem włączającym (15), połączonym trwale z chwytakiem hydraulicznym (5).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że korpus włączający (15) jest wyposażony w krzywkę sprężystą (16) do przełączania zaworu (20), zwłaszcza zaworu 4/2-drogowego,

186 953 który jest połączony z przewodem doprowadzającym (18) i przewodem odprowadzającym (19) chwytaka hydraulicznego (5).
12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że siłowniki hydrauliczne (6) chwytaka hydraulicznego (5) są umieszczone w przybliżeniu współosiowo do głowicy hydraulicznej (3), a jego łapy (4) są przyłączone przegubowo poniżej głowicy hydraulicznej (3).
13. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że siłowniki hydrauliczne (6) chwytaka hydraulicznego (5) są umieszczone w osiowym przedłużeniu głowicy hydraulicznej (3).