RU2127796C1 - Hydraulic system for drilling machine feed drive - Google Patents
Hydraulic system for drilling machine feed drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127796C1 RU2127796C1 RU97108087/03A RU97108087A RU2127796C1 RU 2127796 C1 RU2127796 C1 RU 2127796C1 RU 97108087/03 A RU97108087/03 A RU 97108087/03A RU 97108087 A RU97108087 A RU 97108087A RU 2127796 C1 RU2127796 C1 RU 2127796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- hydraulic cylinder
- drilling
- valve
- pressure
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к гидросистемам буровых станков, в том числе и применяемых в строительстве для сооружения буронабивных свай. The invention relates to the mining industry, and in particular to hydraulic systems of drilling rigs, including those used in construction for the construction of bored piles.
Цель изобретения - снижение стоимости оборудования и эксплуатации буровых станков за счет упрощения конструкции и уменьшения гидравлических потерь на всех режимах работы, включая режим бурения, при обеспечении эксплуатационной эффективности. The purpose of the invention is to reduce the cost of equipment and operation of drilling rigs by simplifying the design and reducing hydraulic losses in all operating modes, including the drilling mode, while ensuring operational efficiency.
Известны гидросистемы буровых станков, обеспечивающие близкие величины скоростей подъема и опускания бурового става, но не обеспечивающие режима подъема бурового става с увеличенным усилием в случае прихвата бура или бурового става в скважине (без значительного увеличения мощности и давления в гидросистеме) (см. а. с. N 1073451 от 14.07.82, кл. E 21 C 5/08, E 21 B 3/02). Known hydraulic systems of drilling rigs that provide close values of the speeds of raising and lowering the drill string, but do not provide the mode of lifting the drill string with increased force in the event of a stick of the drill or drill string in the well (without a significant increase in power and pressure in the hydraulic system) (see a. N 1073451 dated 07/14/82, class E 21 C 5/08, E 21 B 3/02).
В этой конструкции гидросистемы при одинаковых предельных давлениях при операциях подъема и опускания бурового става, а также при бурении максимальное усилие подачи при бурении выше, чем при подъеме бурового става, что нерационально и приводит к значительным потерям из-за дросселирования большей части рабочей жидкости в течение всего времени бурения при перепаде давления, предельная величина которого определяется не текущей величиной усилия подачи бурового органа на забой скважины, а другими факторами. In this design of the hydraulic system at the same extreme pressures during the operations of raising and lowering the drill string, as well as during drilling, the maximum feed force during drilling is higher than when lifting the drill string, which is irrational and leads to significant losses due to throttling of most of the working fluid during the whole time of drilling at a pressure drop, the limiting value of which is determined not by the current value of the feed force of the drilling body to the bottom of the well, but by other factors.
Известна также конструкция гидропривода подачи бурового става (см. а.с. N 1643701 от 14.07.89, кл. E 21 B 19/08, E 21 B 3/00), в гидросистеме которого применено дифференциальное включение гидроцилиндра подачи для ускоренного подъема траверсы, которое обеспечивается подключением штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров к напорной или сливной магистрали посредством одного и того же золотника, а также использованием второго золотника в качестве дополнительного устройства управления гидроцилиндром при экстренном подъеме траверсы. Also known is the design of the hydraulic drive for supplying the drill head (see AS No. 1643701 dated July 14, 89, class E 21 B 19/08, E 21 B 3/00), in the hydraulic system of which the differential inclusion of the hydraulic supply cylinder for accelerated lifting of the beam is used which is provided by connecting the rod and piston cavities of the hydraulic cylinders to the pressure or drain line using the same spool, as well as the use of the second spool as an additional control device for the hydraulic cylinder during emergency lifting of the beam.
Такая конструкция гидропривода подачи бурового става обеспечивает возможность режима подъема бурового става с увеличенным по сравнению с бурением усилием подъема и ускоренный (экстренный) подъем траверсы. Однако и в этой схеме операция бурения происходит при завышенном давлении подпора, величина которого постоянна и определяется необходимым предельным значением напорного усилия, причем величина скорости бурения определяется уставкой регулируемого дросселя, подключаемого к напорной магистрали во время бурения. This design of the hydraulic feed of the drill stand provides the possibility of lifting the drill stand with increased as compared with drilling lifting force and accelerated (emergency) lifting of the beam. However, in this scheme, the drilling operation occurs when the overpressure pressure is increased, the value of which is constant and is determined by the necessary limit value of the pressure head, the value of the drilling speed being determined by the set point of the adjustable throttle connected to the pressure line during drilling.
Такая схема также приводит к завышенным гидравлическим потерям при наиболее длительной операции бурения и обладает на наш взгляд повышенной сложностью. Such a scheme also leads to increased hydraulic losses during the longest drilling operation and, in our opinion, has increased complexity.
С целью снижения гидравлических потерь во время выполнения спускоподъемных операций и при бурении, а также с целью упрощения конструкции предлагается гидросистема бурового станка, в которой штоковая полость гидроцилиндра соединена с выходным каналом одного гидрораспределителя, поршневая полость гидроцилиндра и регулятор усилия и скорости бурения соединены с выходными каналами второго гидрораспределителя, а регулятор усилия подачи при бурении объединен с регулятором скорости бурения и выполнен в виде регулируемого клапана, давление во входном канале которого пропорционально величине усилия на рукоятке управления. In order to reduce hydraulic losses during hoisting operations and during drilling, as well as to simplify the design, a hydraulic system of a drilling machine is proposed, in which the rod cavity of the hydraulic cylinder is connected to the output channel of one valve, the piston cavity of the hydraulic cylinder and the regulator of effort and drilling speed are connected to the output channels the second directional control valve, and the feed pressure regulator during drilling is combined with the drilling speed regulator and is made in the form of an adjustable valve, pressure in the entrance channel which is proportional to the force on the control handle.
С целью автоматизации управления величиной усилия при подъеме бурового става, а также снижения гидравлических потерь при давлениях близких к максимальным предлагается гидрораспределитель, выходной канал которого соединен со штоковой полостью гидроцилиндра, выполнить с устройством гидравлического управления, рабочая камера которого соединена с поршневой полостью гидроцилиндра посредством предохранительного клапана, а со сливом - посредством дросселя. In order to automate the control of the magnitude of the effort when lifting the drill stand, as well as to reduce hydraulic losses at pressures close to maximum, it is proposed that the control valve, the output channel of which is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder, be made with a hydraulic control device, the working chamber of which is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder via a safety valve , and with a drain - by means of a throttle.
Для снижения гидравлических потерь, вызванных большой протяженностью гидромагистралей, соединяющих насосную станцию с буровым станком, и увеличенным расходом рабочей жидкости, вытесняемой из штоковой полости в поршневую при дифференциальном подключении гидроцилиндра, предлагается соединить штоковую полость гидроцилиндра с поршневой посредством двух, включенных последовательно клапанов, управляющие полости которых соединены со штоковой и с поршневой полостями гидроцилиндра. To reduce hydraulic losses caused by the large length of hydraulic lines connecting the pumping station to the drilling rig and the increased flow rate of the working fluid displaced from the rod cavity into the piston cavity by differential connection of the hydraulic cylinder, it is proposed to connect the rod cavity of the hydraulic cylinder to the piston via two control valves connected in series which are connected to the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder.
Предлагаемая гидросистема (см. чертеж) состоит из насоса 1, предохранительного клапана 2 насосной станции, маслобака 3, напорной 4 и сливной 5 магистралей и двух гидрораспределителей 6 и 7 и гидроцилиндра 8 подачи бурового става со штоковой и поршневой полостями. The proposed hydraulic system (see drawing) consists of a pump 1, a safety valve 2 of a pump station, an oil tank 3, a pressure 4 and a drain 5 highways and two hydraulic distributors 6 and 7 and a hydraulic cylinder 8 for supplying the drill stand with a rod and piston cavities.
Штоковая полость гидроцилиндра соединяется с напорной и сливной магистралями посредством гидрораспределителя 6, а поршневая полость гидроцилиндра и регулятор 9 усилия подачи и скорости бурения с напорной и сливной магистралями посредством гидрораспределителя 7. Регулятор 9 выполнен в виде подпружиненного клапана с рукояткой, воздействующей на его пружину, причем давление во входном канале клапана в момент его открытия пропорционально усилию на рукоятке. Для обеспечения автоматического перехода (при извлечении бурового става из скважины) из режима подъема в режим подъема с увеличенным усилием (при сохранении предельного уровня давления в гидросистеме) гидрораспределитель 6 снабжен устройством гидравлического управления, рабочая камера которого соединена с поршневой полостью гидроцилиндра 8 посредством предохранительного клапана 10, а со сливом - посредством дросселя 11. The rod cavity of the hydraulic cylinder is connected to the pressure and drain lines through the valve 6, and the piston cavity of the hydraulic cylinder and the regulator 9 of the feed force and drilling speed with the pressure and drain lines through the valve 7. The controller 9 is made in the form of a spring-loaded valve with a handle acting on its spring, and the pressure in the valve inlet channel at the moment of its opening is proportional to the force on the handle. To ensure automatic transition (when removing the drill string from the well) from the lift mode to the lift mode with increased effort (while maintaining the maximum pressure level in the hydraulic system), the control valve 6 is equipped with a hydraulic control device, the working chamber of which is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder 8 via a safety valve 10 , and with a drain - by means of a throttle 11.
Для уменьшения гидравлических потерь при значительном удалении бурового станка от насосной станции во время режима дифференциального подключения гидроцилиндра 8, при котором количество поступающей в поршневую полость гидроцилиндра 8 рабочей жидкости возрастает в несколько раз, штоковая и поршневая полость гидроцилиндра в предлагаемой гидросистеме соединены между собой посредством двух клапанов 12 и 13, причем управляющая полость клапана 12 соединена со штоковой, а клапана 13 с поршневой полостью гидроцилиндра 8. To reduce hydraulic losses when the drilling rig is significantly removed from the pump station during the differential connection mode of the hydraulic cylinder 8, in which the amount of working fluid entering the piston cavity of the hydraulic cylinder 8 increases several times, the rod and piston cavity of the hydraulic cylinder in the proposed hydraulic system are interconnected by two valves 12 and 13, and the control cavity of the valve 12 is connected to the rod, and the valve 13 with the piston cavity of the hydraulic cylinder 8.
Предлагаемая гидросистема работает следующим образом:
1. При исходном (нейтральном) положении гидрораспределителей 6 и 7.The proposed hydraulic system works as follows:
1. At the initial (neutral) position of the control valves 6 and 7.
Штоковая полость гидроцилиндра соединена посредством гидрораспределителя 6 с напорной магистралью 4, которая в свою очередь через гидрораспределитель 7 соединена со сливной магистралью 5. Рабочая жидкость, подаваемая насосом, сливается в маслобак 3. Поршневая полость гидроцилиндра 8 заперта гидрораспределителем 7. Буровой став удерживается гидроцилиндром в фиксированном положении. The rod cavity of the hydraulic cylinder is connected via a control valve 6 to the pressure line 4, which in turn is connected to the drain line 5 through the control valve 7. The working fluid supplied by the pump is drained into the oil tank 3. The piston cavity of the hydraulic cylinder 8 is locked by the control valve 7. The drill stand is held by the hydraulic cylinder in a fixed position.
2. Гидрораспределитель 6 в исходном (нейтральном) положении, гидрораспределитель 7 сдвинут вправо. 2. The control valve 6 in the initial (neutral) position, the control valve 7 is shifted to the right.
Поршневая полость гидроцилиндра соединяется со сливом. Регулятор 9 соединен с напорной магистралью. Рабочая жидкость из поршневой полости вытесняется через гидрораспределитель 7 в сливную магистраль 5. Буровой став опускается под собственным весом. The piston cavity of the hydraulic cylinder is connected to the drain. The controller 9 is connected to the pressure line. The working fluid from the piston cavity is displaced through the valve 7 into the drain line 5. The drill string is lowered under its own weight.
После достижения буровой коронкой забоя скважины давление в гидросистеме и следовательно усилие воздействия коронки на забой определяется пропорционально усилию воздействия оператора на рукоятку клапана 9. Соответственно скорость бурения при этом определяется податливостью буримых пород, усилием на забой и степенью загрузки привода вращения коронки. Избыточный расход рабочей жидкости при этом сливается через клапан 9 в маслобак при перепаде давления, соответствующем текущему значению нагрузок на забой. При свободной рукоятке клапана 9 бурение происходит под действием веса буровой колонны, а избыточное количество рабочей жидкости, подаваемой насосом, сливается в маслобак при минимальном (нулевом) сопротивлении клапана. After the drill bit reaches the bottom of the well, the pressure in the hydraulic system and, consequently, the force of the impact of the crown on the bottom is determined in proportion to the force of the operator's influence on the handle of the valve 9. Accordingly, the drilling speed is determined by the flexibility of the drill, the force on the bottom and the degree of load of the crown rotation drive. The excess flow rate of the working fluid is then drained through valve 9 into the oil tank at a pressure drop corresponding to the current value of the load on the bottom. With the free handle of the valve 9, drilling occurs under the influence of the weight of the drill string, and the excess amount of the working fluid supplied by the pump is discharged into the oil tank with minimal (zero) valve resistance.
3. Гидрораспределитель 6 в исходном (нейтральном) положении, гидрораспределитель 7 сдвинут влево. 3. The control valve 6 in the initial (neutral) position, the control valve 7 is shifted to the left.
Поршневая полость гидроцилиндра 8, так же как и штоковая, соединена с напорной магистралью 4 (дифференциальное подключение полостей гидроцилиндра). Шток гидроцилиндра поднимается и буровой став извлекается из скважины. The piston cavity of the hydraulic cylinder 8, as well as the rod, is connected to the pressure line 4 (differential connection of the hydraulic cylinder cavities). The hydraulic cylinder rod rises and the drill string is removed from the well.
Давление в штоковой полости несколько выше давления в поршневой полости, оба клапана 12 и 13 открыты и рабочая жидкость из штоковой полости перетекает в поршневую по кратчайшему пути при минимальном сопротивлении, что также существенно снижает потери. The pressure in the rod cavity is slightly higher than the pressure in the piston cavity, both valves 12 and 13 are open and the working fluid from the rod cavity flows into the piston cavity along the shortest path with minimal resistance, which also significantly reduces losses.
При ручном перемещении гидрораспределителя 6 в правое положение штоковая полость гидроцилиндра соединяется со сливной магистралью 5, усилие подъема возрастает, скорость подъема соответственно снижается при сохранении уровня давлений в напорной магистрали гидросистемы. When manually moving the valve 6 to the right position, the rod cavity of the hydraulic cylinder is connected to the drain line 5, the lifting force increases, the lifting speed decreases accordingly while maintaining the pressure level in the pressure line of the hydraulic system.
Во время выполнения операции подъема (при дифференциальном подключении полостей гидроцилиндра) при возрастании давления в поршневой полости гидроцилиндра до уровня давления, приближающегося к предельному (при котором откроется предохранительный клапан 2 гидросистемы), открывается предохранительный клапан 10 и пропускаемый им объем рабочей жидкости, проходя через дроссель 11, вызывает повышение уровня давления в рабочей камере устройства гидравлического управления гидрораспределителем 6, что приводит к автоматическому перемещению распределителя 6 в правое положение, соединению штоковой полости со сливом, падению давления в штоковой полости и как следствие - возрастанию усилия подъема без увеличения давления в гидросистеме. During the lifting operation (with differential connection of the hydraulic cylinder cavities) with increasing pressure in the piston cavity of the hydraulic cylinder to a pressure level approaching the limit (at which the safety valve 2 of the hydraulic system opens), the safety valve 10 is opened and the volume of working fluid that it passes through the throttle 11, causes an increase in the pressure level in the working chamber of the hydraulic control device of the hydrodistributor 6, which leads to automatic movement of races limiter 6 to the right position, the connection of the rod cavity with the drain, the pressure drop in the rod cavity and, as a result, the increase of the lifting force without increasing the pressure in the hydraulic system.
Такая конструкция гидросистемы также обеспечивает снижение потерь и практически исключает возможность работы гидросистемы при предельных давлениях, вызванных перегрузкой привода подачи бурового става станка, в том числе и при его подъеме. This design of the hydraulic system also reduces losses and virtually eliminates the possibility of the hydraulic system operating at extreme pressures caused by overloading the feed drive of the drilling rig of the machine, including when lifting it.
Таким образом, все основные новые элементы предлагаемой гидросистемы: подключение полостей гидроцилиндра посредством гидрораспределителей 6 и 7 к напорной и сливной магистралям, конструкция и способ подключения объединенного регулятора усилия и скорости подачи, автоматизация переключения гидрораспределителя 6 и выполнение шунтирующего соединения штоковой и поршневой полостей посредством клапанов 12 и 13 подчинены общей задаче, а именно снижению потерь и уменьшению нагрева гидропривода, вызванного этими потерями, и снижению установленной мощности привода подачи бурового става за счет повышения коэффициента полезного действия системы на всех режимах ее использования. Thus, all the main new elements of the proposed hydraulic system: connecting the hydraulic cylinder cavities through the control valves 6 and 7 to the pressure and drain lines, the design and method of connecting the combined force and feed rate controller, automating the control of the hydraulic control valve 6 and making the shunt connection of the rod and piston cavities by means of valves 12 and 13 are subordinate to the general task, namely, to reduce losses and reduce heating of the hydraulic actuator caused by these losses, and to reduce power of the feed drive of the drill string by increasing the efficiency of the system in all modes of its use.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97108087/03A RU2127796C1 (en) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | Hydraulic system for drilling machine feed drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97108087/03A RU2127796C1 (en) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | Hydraulic system for drilling machine feed drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127796C1 true RU2127796C1 (en) | 1999-03-20 |
Family
ID=20193039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97108087/03A RU2127796C1 (en) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | Hydraulic system for drilling machine feed drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2127796C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103867140A (en) * | 2014-03-20 | 2014-06-18 | 湖州市千金宝云机械铸件有限公司 | Hydraulic drive drilling machine |
| RU2704496C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Открытое акционерное общество "ЛМЗ Универсал" | Drilling machine |
-
1997
- 1997-05-14 RU RU97108087/03A patent/RU2127796C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103867140A (en) * | 2014-03-20 | 2014-06-18 | 湖州市千金宝云机械铸件有限公司 | Hydraulic drive drilling machine |
| CN103867140B (en) * | 2014-03-20 | 2016-03-23 | 湖州市千金宝云机械铸件有限公司 | Hydraulic-driven rig |
| RU2704496C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Открытое акционерное общество "ЛМЗ Универсал" | Drilling machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3823784A (en) | Method and apparatus for controlling hydraulic drifters | |
| US4085796A (en) | Well tubing handling system | |
| US4355691A (en) | Hydraulic drilling apparatus | |
| GB2243191A (en) | Fluid economizer control system for blowout preventers | |
| FI86008B (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER REGLERING AV EN BERGBORRNINGSMASKIN. | |
| DE2304002B2 (en) | Compensating device for controlling and maintaining a predetermined tension in a string | |
| GB755207A (en) | Improvements in or relating to well drilling systems and methods of operating such systems | |
| FI95166C (en) | Arrangement in a pressure-driven rock drilling rig | |
| US3799200A (en) | Flow and pressure regulating control for hydraulic motors | |
| US3604313A (en) | Hydraulic power circuit with rapid lowering provisions | |
| US2377278A (en) | Apparatus for controlling fluid pressure | |
| RU2127796C1 (en) | Hydraulic system for drilling machine feed drive | |
| US4836088A (en) | Directional control valve and regeneration valve | |
| US3233689A (en) | Fluid pressure motive systems, primarily for borehole drilling | |
| US4494376A (en) | Fluid actuated jack mechanism | |
| CA1331126C (en) | Arrangement for operating hydraulic actuating means in a rock drilling boom and the like boom construction | |
| CN220687709U (en) | Hydraulic system for controlling propulsion of rock drilling machine | |
| DE4410404A1 (en) | Drill string feed-rate control for sinking large boreholes | |
| SU1133374A1 (en) | Hydraulic system of drilling rig | |
| RU2084626C1 (en) | Drilling machine | |
| SU1262032A1 (en) | Hydraulic drive of drilling machine | |
| SU1062388A1 (en) | Hydraulic drive of drilling machine | |
| SU580367A1 (en) | Hydraulic drive of hoisting and lowering gear for working equipment | |
| SU1435776A1 (en) | Hydraulically-driven rotative-percussive drilling machine | |
| SU280074A1 (en) | HYDRAULIC CONTROL SYSTEM OF HANGING TOOLS OF AGRICULTURAL TRACTOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060515 |