PL207464B1 - Układ hydrauliczny wiertnicy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ hydrauliczny wiertnicy mający zastosowanie do jej napędu przy wierceniu otworów w skałach, zwłaszcza dla potrzeb górnictwa.

Z polskiego opisu patentowego nr 177026 wynalazku, znany jest uk ł ad hydrauliczny do urzą dzenia wiertniczego do skał połączony z żerdzią wiertniczą do skał oraz z silnikiem przesuwu. Żerdź jest zamontowana ruchomo w kierunku wiercenia i z powrotem i wyposażona w zespół udarowy. Układ zawiera hydrauliczną pompę łączącą zbiornik płynu hydraulicznego z przewodem ciśnienia udaru prowadzącym do zespołu udarowego i z przewodem ciśnienia przesuwu prowadzącym do silnika przesuwu. Zespół udarowy i silnik przesuwu są połączone odpowiednimi przewodami powrotnymi ze zbiornikiem płynu hydraulicznego. W przewód ciśnienia przesuwu jest włączony zawór regulacji przesuwu połączony z regulatorem przesuwu w postaci sterowanego sygnałowo zaworu proporcjonalnego, który jest połączony z co najmniej jednym przewodem regulacji przesuwu. Układ charakteryzuje się tym, że zawiera ciśnieniowy zawór nadmiarowy ciśnienia udaru, mający ustaloną wartość ciśnienia granicznego, niższą niż najwyższe dopuszczalne ciśnienie robocze zespołu udarowego. Z przewodem ciśnienia przesuwu jest połączony ciśnieniowy zawór różnicowy, który jest połączony z przewodem silnika przesuwu łączącym zawór regulacji przesuwu z silnikiem przesuwu. Pomiędzy przewód ciśnienia udaru i ciśnieniowy zawór nadmiarowy ciśnienia udaru z jednej strony oraz ciśnieniowy zawór różnicowy z drugiej strony jest włączony sterowany sygnałowo zawór regulacji ciśnienia, do którego jest dołączony przewód regulacji przesuwu z regulatorem przesuwu. Sterowany sygnałem zawór regulacji ciśnienia jest połączony z ciśnieniowym zaworem nadmiarowym i jest połączony z zaworem różnicowym zależnie od wartości sygnału sterującego w przewodzie regulacji przesuwu.

Znane jest również, z polskiego opisu patentowego nr 117538 wynalazku, urządzenie wiertnicze posiadające zespół wiertniczy, pierwszy układ napędowy dla zespołu wiertniczego, ramę przesuwną przenoszącą zespół wiertniczy oraz drugi układ napędowy dla ramy przesuwnej dla przemieszczania zespołu wiertniczego i wywierania nacisku na powierzchnię przewiercaną. Urządzenie charakteryzuje się tym, że zawiera układ zasilania dla pierwszego układu napędowego i dla drugiego układu napędowego uzupełniający główny układ zasilania, dostosowany do selektywnego działania dla uzupełnienia zasilania pierwszego układu napędowego oraz zawiera układ sterowania działający w wyniku reagowania na nacisk wywierany przez przesuwną ramę na wiertło dla sterowania układem zasilania uzupełniającym energię.

Celem wynalazku jest taki układ hydrauliczny wiertnicy, który umożliwi pracę wiertnicy na dwóch niezależnych podsystemach, zastosowanie odpowiedniej wydajności zespołu pompowego w zależności od zapotrzebowania odbiornika oraz zapewni możliwość zmiany podłączenia podsystemów do pomp zasilających, przy zachowaniu pełnego zakresu działania układu, prostoty jego konstrukcji i pewności działania wiertnicy.

Cel ten osiągnięto w układzie hydraulicznym wiertnicy, który według wynalazku zawiera układ jazdy i stabilizacji, układ zespołu wiertniczego i układ sterowania hydraulicznego oraz napędzaną silnikiem co najmniej jedną pompę hydrauliczną łączącą zbiornik płynu hydraulicznego z przewodami ciśnieniowymi prowadzącymi poprzez bloki rozdzielaczy do odbiorników układu.

Układ hydrauliczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma zespół pompowy złożony z hydraulicznej pompy o zmiennej wydajności, korzystnie wielotłoczkowej, i drugiej pompy, korzystnie zębatej o stałej wydajności, napędzanych co najmniej jednym silnikiem. Układ jazdy 1 stabilizacji złożony jest z zasilanych hydrauliczną pompą odbiorników napędu jazdy wiertnicy połączonych poprzez rozdzielacze jazdy z układem sterowania hydraulicznego oraz ze sterowaniem hydraulicznej pompy i spł ywem, z zasilanych również hydrauliczną pompą odbiorników napę du podpór wiertnicy i odbiornika napędu zacisków rozkrętaka połączonych poprzez rozdzielacze podpór i rozdzielacz zacisków rozkrętaka ze sterowaniem hydraulicznej pompy i spływem oraz z zasilanych drugą pompą odbiorników nastawy wysięgnika połączonych poprzez rozdzielacze nastawy ze spływem i z również zasilanego drugą pompą odbiornika napędu podnoszenia wysięgnika wiertnicy połączonego ze spływem poprzez rozdzielacz podnoszenia. Układ zespołu wiertniczego złożony jest z zasilanego hydrauliczną pompą odbiornika napędu głowicy obrotowej wiertła połączonego poprzez rozdzielacz głowicy obrotowej wiertła z układem sterowania hydraulicznego oraz ze sterowaniem hydraulicznej pompy i spływem, a także z odbiornika napędu posuwu głowicy wiertła i z odbiornika napędu zacisku chwytaka wiertła połączonych odpowiednio poprzez rozdzielacz posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz zacisku chwytaka wiertła z układem sterowania hydraulicznego oraz spływem i zasilanych drugą pompą.

PL 207 464 B1

W pożądanym wykonaniu rozdzielacze jazdy, rozdzielacz głowicy obrotowej wiertł a, rozdzielacze podpór i rozdzielacz zacisków rozkrętaka są połączone poprzez odpowiednie wewnątrzblokowe logiczne zawory i razem poprzez wspólny logiczny zawór ze sterowaniem hydraulicznej pompy.

Szczególnie korzystne jest również, kiedy rozdzielacz głowicy obrotowej wiertła, rozdzielacz zacisków rozkrętaka, rozdzielacz posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz zacisku chwytaka wiertła są połączone z odbiornikami poprzez odpowiadające im, podpięte do spływu, zawory regulacji ciśnienia.

Celowym jest ponadto, kiedy układ sterowania hydraulicznego złożony jest ze stacjonarnego sterowniczego zespołu i niezależnego mobilnego sterowniczego zespołu.

W preferowanym wykonaniu stacjonarny sterowniczy zespół i niezależ ny mobilny sterowniczy zespół połączone są poprzez logiczne zawory z rozdzielaczem głowicy obrotowej wiertła i poprzez kolejne logiczne zawory z rozdzielaczem posuwu głowicy wiertła.

Najlepiej jest przy tym, kiedy niezależny mobilny sterowniczy zespół połączony jest z rozdzielaczem zacisku chwytaka wiertła.

Dalsze korzyści według wynalazku uzyskuje się, kiedy rozdzielacz posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz zacisku chwytaka wiertła, są rozdzielaczami ze sterowaniem złożonym - ciśnieniem lub dźwignią.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia pracę wiertnicy na dwóch niezależnych podsystemach, z których każdy umożliwia działanie wiertnicy w ściśle określonym zakresie. Dzięki połączeniu rozdzielaczy jazdy, rozdzielaczy podpór, rozdzielacza zacisków rozkrętaka oraz rozdzielacza głowicy obrotowej wiertła ze sterowaniem hydraulicznej pompy, pozwala na zastosowanie odpowiedniej wydajności zespołu pompowego w zależności od zapotrzebowania odbiornika. Jednocześnie zapewnia możliwość zmiany podłączenia podsystemów do pomp zasilających przy zachowaniu pełnego zakresu działania układu, jego pewności i dokładności działania wiertnicy oraz prostoty konstrukcji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu hydraulicznego w ujęciu umownym funkcjonalnie z zastosowaniem symboli graficznych, fig. 2 przedstawia schemat układu jazdy i stabilizacji również w ujęciu umownym funkcjonalnie z zastosowaniem symboli graficznych, a fig. 3 przedstawia schemat układu zespołu wiertniczego również w ujęciu umownym funkcjonalnie z zastosowaniem symboli graficznych.

Układ hydrauliczny wiertnicy, zawiera układ jazdy i stabilizacji, układ zespołu wiertniczego i układ sterowania hydraulicznego oraz zespół pompowy złożony z hydraulicznej wielotłoczkowej pompy 1 o zmiennej wydajności i drugiej zębatej pompy 2 o stałej wydajności, napędzanych jednym elektrycznym silnikiem M o obrotach 3000 l/min. Układ jazdy i stabilizacji złożony jest z zasilanych hydrauliczną pompą 1 odbiorników 3 napędu jazdy wiertnicy, odbiorników 4 napędu podpór wiertnicy i odbiornika 5 napędu zacisków rozkrętaka oraz z zasilanych drugą pompą 2 odbiornika 6 napędu podnoszenia wysięgnika wiertnicy i odbiorników 7 nastawy wysięgnika. Odbiorniki 3 napędu jazdy wiertnicy są połączone poprzez rozdzielacze R11, R12 ze stacjonarnym sterowniczym zespołem SZS układu sterowania hydraulicznego, a przewody zwalniania ich hamulców są połączone z zespołem SZS bezpośrednio. Rozdzielacze R11 i R12 są połączone ze spływem, a poprzez wewnątrzblokowe logiczne zawory 111 i 112 oraz dalej poprzez wspólny logiczny zawór 8 ze sterowaniem hydraulicznej pompy 1. Odbiorniki 4 napędu podpór wiertnicy i odbiornik 5 napędu zacisków rozkrętaka są połączone poprzez podpięte do spływu rozdzielacze R21, R22 i wewnątrzblokowe logiczne zawory 221 i 222 oraz przez wspólny logiczny zawór 8 ze sterowaniem hydraulicznej pompy 1, przy czym odbiornik 5 napędu zacisków rozkrętaka połączony jest z rozdzielaczem R22 poprzez podpięte do spływu zawory Z22 regulacji ciśnienia. Odbiornik 6 napędu podnoszenia wysięgnika wiertnicy i odbiorniki 7 nastawy wysięgnika są połączone ze spływem poprzez rozdzielacze R31 i R32. Układ zespołu wiertniczego złożony jest z zasilanego hydrauliczną pompą 1 odbiornika 9 napę du gł owicy obrotowej wiertł a oraz zasilanych drugą pompą 2 odbiornika 10 napędu posuwu głowicy wiertła i odbiornika 11 napędu zacisku chwytaka wiertła. Odbiornik 9 napędu głowicy obrotowej wiertła jest połączony z rozdzielaczem R13 poprzez podpięte do spływu zawory Z13 regulacji ciśnienia i dalej poprzez rozdzielacz R13 ze spływem oraz poprzez logiczne zawory S11 i S12 ze stacjonarnym sterowniczym zespołem SZS układu sterowania hydraulicznego, a poprzez rozdzielacz R13 i wewnątrzblokowy logiczny zawór 113 oraz dalej poprzez wspólny logiczny zawór 8 ze sterowaniem hydraulicznej pompy 1. Odbiornik 10 napędu posuwu głowicy wiertła jest połączony z rozdzielaczem R33 poprzez podpięte do spływu zawory Z33 regulacji ciśnienia i dalej poprzez rozdzielacz R33 i logiczne zawory S13, S14 ze stacjonarnym sterowniczym zespołem SZS z możliwością podłączenia mobilnego sterowniczego zespołu MZS. Odbiornik 11 napędu zacisku chwytaka wiertła jest połączony z rozdzielaczem R34 poprzez podpięte do spływu zawory Z34

PL 207 464 B1 regulacji ciśnienia i dalej poprzez rozdzielacz R34 ze spływem oraz z mobilnym sterowniczym zespołem MZS.

Wszystkie rozdzielacze układu zasilane są pompami 1 i 2 zespołu pompowego, przy czym pompa 1 zasila rozdzielacze w ilości dostosowanej do zapotrzebowania płynącego z odbiorników, a pompa 2 w ilości stałej i o stałym ciśnieniu. Uruchomienie wybranego odbiornika układu odbywa się poprzez zasterowanie bezpośrednio dźwignią przypisanego mu rozdzielacza lub poprzez impuls zadany ze stacjonarnego sterowniczego zespołu SZS albo z niezależnego mobilnego sterowniczego zespołu MZS. Na przykład poprzez zasterowanie dźwignią rozdzielacza R13 zasilanego pompą 1 lub też poprzez impuls zadany ze stacjonarnego sterowniczego zespołu SZS albo z niezależnego mobilnego sterowniczego zespołu MZS następuje uruchomienie odbiornika 9 napędu głowicy obrotowej wiertła. Jednoczesne uruchomienie odbiornika 10 napędu posuwu głowicy wiertła następuje poprzez zasterowanie dźwignią rozdzielacza R33 zasilanego pompą 2 lub również poprzez impuls zadany ze stacjonarnego sterowniczego zespołu SZS albo z niezależnego mobilnego sterowniczego zespołu MZS. W przypadku zwiększenia obciążenia w trakcie wiercenia rozdzielacz R13, poprzez wewnątrzblokowy logiczny zawór 113 i dalej poprzez wspólny logiczny zawór 8, podaje sygnał do sterowania hydraulicznej pompy 1, która zwiększa wydatek medium hydraulicznego aż do momentu pokonania obciążenia lub osiągnięcia przez pompę 1 maksymalnego wydatku. Rozdzielacze układu są dobrane w sposób umożliwiający pobieranie tylko takiej ilości medium hydraulicznego, jaka jest niezbędna do prawidłowego działania odbiornika. W analogiczny sposób odbywa się uruchamianie pozostałych odbiorników układu. Także zamieniając podłączenie zasilania tj. z pompy 1 na pompę 2 możliwa jest prawidłowa praca układu - regulacja parametrów pracy wybranych odbiorników odbywa się wówczas przy pomocy odpowiednich zaworów Z13, Z22, Z33 i Z34 regulacji ciśnienia.

Claims (7)

1. Układ hydrauliczny wiertnicy, zawierający układ jazdy i stabilizacji, układ zespołu wiertniczego i układ sterowania hydraulicznego oraz napędzaną silnikiem co najmniej jedną pompę hydrauliczną łączącą zbiornik płynu hydraulicznego z przewodami ciśnieniowymi prowadzącymi poprzez bloki rozdzielaczy do odbiorników układu, znamienny tym, że ma zespół pompowy złożony z hydraulicznej pompy (1) o zmiennej wydajności, korzystnie wielotłoczkowej, i drugiej pompy (2), korzystnie zębatej o stałej wydajności, napędzanych co najmniej jednym silnikiem (M), przy czym układ jazdy i stabilizacji złożony jest z zasilanych hydrauliczną pompą (1) odbiorników (3) napędu jazdy wiertnicy połączonych poprzez rozdzielacze (R11, R12) jazdy z układem sterowania hydraulicznego oraz ze sterowaniem hydraulicznej pompy (1) i spływem, z zasilanych również hydrauliczną pompą (1) odbiorników (4) napędu podpór wiertnicy i odbiornika (5) napędu zacisków rozkrętaka połączonych poprzez rozdzielacze (R21) podpór i rozdzielacz (R22) zacisków rozkrętaka ze sterowaniem hydraulicznej pompy (1) i spływem oraz z zasilanych drugą pompą (2) odbiorników (7) nastawy wysięgnika połączonych poprzez rozdzielacze (R32) nastawy ze spływem i z również zasilanego drugą pompą (2) odbiornika (6) napędu podnoszenia wysięgnika wiertnicy połączonego ze spływem poprzez rozdzielacz (R31) podnoszenia, a układ zespołu wiertniczego złożony jest z zasilanego hydrauliczną pompą (1) odbiornika (9) napędu głowicy obrotowej wiertła połączonego poprzez rozdzielacz (R13) głowicy obrotowej wiertła z ukł adem sterowania hydraulicznego oraz ze sterowaniem hydraulicznej pompy (1) i spł ywem, a także z odbiornika (10) napędu posuwu głowicy wiertła i z odbiornika (11) napędu zacisku chwytaka wiertła połączonych odpowiednio poprzez rozdzielacz (R33) posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz (R34) zacisku chwytaka wiertła z układem sterowania hydraulicznego oraz spływem i zasilanych drugą pompą (2).

2. Układ hydrauliczny według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacze (R11, R12) jazdy, rozdzielacz (R13) głowicy obrotowej wiertła, rozdzielacze (R21) podpór i rozdzielacz (R22) zacisków rozkrętaka są połączone poprzez odpowiednie wewnątrzblokowe logiczne zawory (111, 112, 113, 221 i 222) i razem poprzez wspólny logiczny zawór (8) ze sterowaniem hydraulicznej pompy (1).

3. Układ hydrauliczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rozdzielacz (R13) głowicy obrotowej wiertła, rozdzielacz (R22) zacisków rozkrętaka, rozdzielacz (R33) posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz (R34) zacisku chwytaka wiertł a są połączone z odbiornikami poprzez odpowiadają ce im, podpięte do spływu, zawory (Z13,Z22,Z33 i Z34) regulacji ciśnienia.

PL 207 464 B1

4. Układ hydrauliczny według zastrz. 3, znamienny tym, że układ sterowania hydraulicznego złożony jest ze stacjonarnego sterowniczego zespołu (SZS) i niezależnego mobilnego sterowniczego zespołu (MZS).

5. Układ hydrauliczny według zastrz. 4, znamienny tym, że stacjonarny sterowniczy zespół (SZS) i niezależny mobilny sterowniczy zespół (MZS) połączone są poprzez logiczne zawory (S11,S12) z rozdzielaczem (R13) głowicy obrotowej wiertła i poprzez kolejne logiczne zawory (S13,S14) z rozdzielaczem (R33) posuwu głowicy wiertła.

6. Układ hydrauliczny według zastrz. 5, znamienny tym, że niezależny mobilny sterowniczy zespół (MZS) połączony jest z rozdzielaczem (R34) zacisku chwytaka wiertła.

7. Układ hydrauliczny według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że rozdzielacz (R33) posuwu głowicy wiertła i rozdzielacz (R34) zacisku chwytaka wiertła, są rozdzielaczami ze sterowaniem złożonym - ciśnieniem lub dźwignią.