RU2501929C1 - Percussion-rotary drilling device - Google Patents
Percussion-rotary drilling device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501929C1 RU2501929C1 RU2012121512/03A RU2012121512A RU2501929C1 RU 2501929 C1 RU2501929 C1 RU 2501929C1 RU 2012121512/03 A RU2012121512/03 A RU 2012121512/03A RU 2012121512 A RU2012121512 A RU 2012121512A RU 2501929 C1 RU2501929 C1 RU 2501929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- generator
- excitation
- electromagnetic drive
- stator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике бурения скважин.The invention relates to techniques for drilling wells.
Известно устройство для ударно-вращательного бурения содержащее корпус, ударный механизм с электромагнитным приводом, ударник и наковальню, соединенную с породоразрушающим инструментом и генератор переменного тока с турбинным приводом для питания электромагнитного привода ударного механизма [А.с. SU 542814, МПК Е21В 3/12. Устройство для ударно-вращательного бурения./ С.И.Кицис, Г.А. Сипайлов, В.А. Шпилевой, А.В. Лоос. - 2177880/03. Заявл. 06.10.1975. Опубл. 15.01.1977]. При этом обмотка ротора генератора подключена через полупроводниковый вентиль к обмотке электромагнитного привода ударного механизма.A device for shock-rotary drilling comprising a housing, a hammer mechanism with an electromagnetic drive, a hammer and an anvil connected to a rock cutting tool and an alternating current generator with a turbine drive to power the electromagnetic drive of the hammer mechanism [A.S. SU 542814, IPC Е21В 3/12. Device for percussion-rotary drilling. / S.I. Kitsis, G.A. Sipailov, V.A. Shpileva, A.V. Loos. - 2177880/03.
Недостатком известной конструкции является применение в качестве генератора специальной многообмоточной электрической машины, совмещающей в одном корпусе синхронный генератор и возбудитель, что приводит к усложнению и снижению надежности самого генератора и всего устройства в целом.A disadvantage of the known design is the use of a special multi-winding electric machine as a generator, combining a synchronous generator and an exciter in one housing, which leads to a complication and decrease in the reliability of the generator itself and the entire device as a whole.
Прототипом предлагаемого устройства для ударно-вращательного бурения является буровое устройство, содержащее корпус, ударный механизм с электромагнитным приводом, ударник и наковальню, соединенную с породоразрушающим инструментом и асинхронным генератором переменного тока конденсаторного возбуждения с турбинным приводом для питания электромагнитного привода ударного механизма [А.с. SU 746072, МПК Е21В 5/00. Буровое устройство. / С.И. Кицис. - 2493939/22-03. Заявл. 03.06.1977. Опубл. 07.07.1980]. При этом обмотка статора асинхронного генератора через подвижный ртутный контакт соединена с обмоткой электромагнитного привода ударного механизма.The prototype of the proposed device for impact-rotary drilling is a drilling device comprising a housing, an impact mechanism with an electromagnetic drive, a hammer and an anvil connected to a rock cutting tool and an asynchronous condenser excitation alternator with a turbine drive to power the electromagnetic drive of the impact mechanism [A.S. SU 746072, IPC Е21В 5/00. Drilling device. / S.I. Kitsis. - 2493939 / 22-03. Claim 06/03/1977. Publ. 07/07/1980]. In this case, the stator winding of the asynchronous generator through a movable mercury contact is connected to the winding of the electromagnetic drive of the percussion mechanism.
Недостатком прототипа является то, что при определенных режимах бурения (подклинивание породоразрушающего инструмента, уменьшение скорости вращения ротора и т.п.) возможна потеря питания электромагнитного механизма ударника вследствие потери возбуждения генератора и тем самым прекращение ударных воздействий на инструмент, т.к. одна и та же обмотка генератора выполняет функцию обмотки возбуждения и функцию питания электромагнитного механизма ударника. Вследствие этого уменьшается скорость проходки и снижается эффективность использования подобной конструкции для ударно-вращательного бурения скважин.The disadvantage of the prototype is that under certain drilling conditions (wedging rock cutting tool, reducing the rotational speed of the rotor, etc.), the power supply of the electromagnetic mechanism of the hammer may be lost due to loss of excitation of the generator and thereby the termination of impact on the tool, because the same generator winding performs the function of the field winding and the power function of the electromagnetic mechanism of the striker. As a result, the rate of penetration is reduced and the efficiency of using such a design for impact-rotary drilling of wells is reduced.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение надежности работы устройства для ударно-вращательного бурения и повышение эффективности бурения скважин при его использовании.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the device for impact-rotary drilling and to increase the efficiency of well drilling when using it.
Технический результат, который достигается с помощью заявленного изобретения, заключается в исключении срыва самовозбуждения и снижении концентрации тепловых перенапряжений асинхронного самовозбуждающегося генератора с улучшенными тепловыми характеристиками с двумя распределенными обмотками на статоре для питания электромагнитного привода ударного механизма.The technical result, which is achieved using the claimed invention, is to eliminate the failure of self-excitation and to reduce the concentration of thermal overvoltages of an asynchronous self-excited generator with improved thermal characteristics with two distributed windings on the stator to power the electromagnetic drive of the shock mechanism.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ударно-вращательного бурения, содержащем корпус, ударный механизм с электромагнитным приводом, ударник и наковальню, соединенную с породоразрушающим инструментом и асинхронный генератор переменного тока конденсаторного возбуждения с турбинным приводом для питания электромагнитного привода ударного механизма, в качестве генератора для питания электромагнитного привода ударного механизма применен асинхронный самовозбуждающийся генератор с улучшенными тепловыми характеристиками с короткозамкнутым ротором и двумя распределенными обмотками на статоре, обмоткой возбуждения и рабочей обмоткой, уложенными по отдельности: одна - обмотка возбуждения, уложена в основных пазах пакета статора асинхронного самовозбуждающегося генератора, а другая - рабочая обмотка, в дополнительных аксиальных каналах пакета статора, выполняющих роль закрытых пазов. При этом к фазам обмотки возбуждения подключены конденсаторы возбуждения, соединенные в треугольник, а фазы рабочей обмотки подключены к шунтирующим конденсаторам, соединенным в треугольник, и далее через ртутный контакт и полупроводниковый вентиль подключены к обмотке электромагнитного привода ударного механизма.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for rotary hammer drilling, comprising a housing, a hammer mechanism with an electromagnetic drive, a hammer and an anvil connected to the rock cutting tool and an asynchronous condenser excitation alternator with a turbine drive to power the electromagnetic drive of the hammer mechanism, As a generator for powering the electromagnetic drive of the shock mechanism, an asynchronous self-excited generator with improved thermal characteristics with a squirrel-cage rotor and two distributed windings on the stator, the field winding and the working winding, stacked separately: one is the field winding, laid in the main grooves of the stator package of the asynchronous self-excited generator, and the other is the working winding, in additional axial channels of the stator package, performing the role of closed grooves. In this case, the excitation capacitors connected to the triangle are connected to the phases of the field winding, and the phases of the working winding are connected to shunt capacitors connected to the triangle, and then through the mercury contact and the semiconductor valve are connected to the winding of the electromagnetic drive of the percussion mechanism.
На фиг.1 показан общий вид устройства для ударно-вращательного бурения. На фиг.2 показано сечение А-А устройства для ударно-вращательного бурения, изображенного на фиг.1. На фиг.3 показана электрическая схема питания электромагнитного привода ударного механизма асинхронным самовозбуждающимся генератором с улучшенными тепловыми характеристиками с двумя распределенными обмотками на статоре. На фиг.4 изображены, для примера, фазы А обмоток возбуждения и рабочей в основных и дополнительных пазах пакета статора асинхронной машины. Фазы В и С этих обмоток аналогичны фазе А и расположены соответственно со сдвигом в пространстве на 120° и 240° (на фиг.3 не показаны). Буквами "А" и "а" обозначены начала рабочей обмотки и обмотки возбуждения, а концы этих двух обмоток обозначены "X" и "х" соответственно.Figure 1 shows a General view of the device for rotary hammer drilling. In Fig.2 shows a section aa of the device for impact-rotary drilling depicted in Fig.1. Figure 3 shows the electric power supply circuit of the electromagnetic drive of the shock mechanism by an asynchronous self-excited generator with improved thermal characteristics with two distributed windings on the stator. Figure 4 shows, for example, phase A of the field windings and the working in the main and additional grooves of the stator package of the asynchronous machine. Phases B and C of these windings are similar to phase A and are located respectively with a space shift of 120 ° and 240 ° (not shown in FIG. 3). The letters "A" and "a" indicate the beginning of the working winding and the field winding, and the ends of these two windings are indicated by "X" and "x", respectively.
Устройство для ударно-вращательного бурения содержит корпус 1, ударный механизм 2 с электромагнитным приводом 3 и электромагнитами 4, ударником 5 и наковальней 6, соединенной с породоразрушающим инструментом 7 через промежуточный вал 8, расположенный в отдельном корпусе 9. В корпусе 1 устройства размещен асинхронный самовозбуждающийся генератор 10 с улучшенными тепловыми характеристиками и двумя распределенными обмотками на статоре 11, обмоткой возбуждения 24 и рабочей обмоткой 25, уложенными по отдельности: одна - обмотка возбуждения 24, уложена в основных пазах 28 пакета статора 11 асинхронного самовозбуждающегося генератора 10, а другая - рабочая обмотка 25, в дополнительных аксиальных каналах 29 пакета статора 11, выполняющих роль закрытых пазов. При этом к фазам обмотки возбуждения 24 подключены конденсаторы возбуждения 12, соединенные в треугольник, а фазы рабочей обмотки 25 подключены к шунтирующим конденсаторам 13, соединенным в треугольник, и далее через ртутный контакт 14, крышки которого закреплены с помощью штанг 15 к корпусу генератора 10 подключены к обмотке 26 электромагнитного привода 3 ударного механизма 2. В цепь обмотки 26 включен полупроводниковый вентиль 27. Короткозамкнутый ротор 16 асинхронного генератора 10 соединен одним концом через вал генератора 17 с валом 18 ротора 19 турбинного привода 20, и другим - с корпусом 21 ударного механизма 2. Устройство, кроме того, содержит переводник 22 и ограничительную пружину 23.The device for impact-rotary drilling comprises a housing 1, a
Устройство работает следующим образом. Промывочная жидкость подается в корпус 1 устройства через переводник 22 на лопатки турбины. В результате вал 18 турбинного привода 20 начинает вращаться и приводит во вращение соединенный с ним вал 17 генератора, крутящий момент которого передается на связанный с ним корпус 21 ударного механизма. Последний передает крутящий момент через шлицевое соединение на наковальню 6, промежуточный вал 8 и далее - на породоразрушающий инструмент 7, приводя его во вращение. При вращении вала 17 вращается и соединенный с ним ротор 16 асинхронного самовозбуждающегося генератора 10. Поток остаточного намагничивания ротора 16 наводит электродвижущие силы в фазах обмотки возбуждения 24 статора 11. Под действием этих электродвижущих сил в конденсаторах 12 возбуждения возникает емкостной ток возбуждения. Данный ток затекает в фазы обмотки возбуждения 24, создавая поток возбуждения, который суммируется с потоком остаточного намагничивания, что приводит к увеличению электродвижущих сил, наводимых в фазах обмотки возбуждения 24. Увеличение электродвижущих сил Eµ генератора приводит к увеличению тока возбуждения и дальнейшему лавинообразному нарастанию магнитного потока. Нарастание электродвижущих сил завершается при насыщении генератора в точке пересечения характеристики намагничивания генератора и вольтамперной характеристики конденсаторов возбуждения. Одновременно в рабочей обмотке 25 генератора устанавливается рабочее напряжение в соответствии с соотношением числа витков рабочей обмотки 25 и обмотки возбуждения 24, поскольку эти обмотки находятся в жесткой трансформаторной связи.The device operates as follows. Flushing fluid is supplied to the housing 1 of the device through an
Напряжение переменного тока, снимаемое с рабочей обмотки 25, расположенной на статоре 11 асинхронного генератора 10, с помощью ртутного электроконтакта 14 через полупроводниковый вентиль 27, срезающий отрицательную полуволну напряжения, подается на вращающуюся обмотку 26 электромагнитов 4, которые вращаются вместе с корпусом 21 ударного механизма 2 и под действием импульсного магнитного поля, создаваемого обмоткой электромагнитов 4, ударник 5 ударного механизма 2 начинает периодически ударять по наковальне 6. Ударная нагрузка с наковальни 6 через промежуточный вал 8 передается на породоразрушающий инструмент 7. Промывочная жидкость, проходя ступени турбины, между корпусом 1 и статором 11 генератора поступает в пространство между корпусом 1 и корпусом 21 ударного механизма 2, затем - в отверстия промежуточного вала 8 и далее - в породоразрушающий инструмент и к забою для выноса породы.The AC voltage removed from the working
При возникновении отклонений технологии бурения (подклинившие породоразрушающего инструмента, уменьшение скорости вращения ротора и т.п.) срыва самовозбуждения генератора не происходит и напряжение на рабочей обмотке 25 генератора остается на уровне, достаточном для питания электромагнитного привода 3 ударного механизма 2, при этом ударная нагрузка продолжает создаваться ударником 5 и скорость проходки не снижается. При этом электрические токи, протекающие в обмотках 24 и 25, нагревают разные области пакета статора 11 асинхронного самовозбуждающегося генератора 10, в результате чего снижается концентрация тепловых напряжений в теле статора 11.In the event of deviations in the drilling technology (jammed rock cutting tool, a decrease in the rotor speed, etc.), the generator does not fail to self-excite and the voltage on the working winding 25 of the generator remains at a level sufficient to power the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012121512/03A RU2501929C1 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Percussion-rotary drilling device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012121512/03A RU2501929C1 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Percussion-rotary drilling device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012121512A RU2012121512A (en) | 2013-11-27 |
RU2501929C1 true RU2501929C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49625094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012121512/03A RU2501929C1 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Percussion-rotary drilling device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2501929C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117449755B (en) * | 2023-12-22 | 2024-03-01 | 山东科技大学 | Mining drilling device and method for mining |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU746072A1 (en) * | 1977-06-03 | 1980-07-07 | Тюменский индустриальный институт | Earth-drilling apparatus |
SU1030160A1 (en) * | 1982-04-09 | 1983-07-23 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Apparatus for measuring timber diameter |
US4436168A (en) * | 1982-01-12 | 1984-03-13 | Dismukes Newton B | Thrust generator for boring tools |
RU2158470C2 (en) * | 1997-12-24 | 2000-10-27 | Кубанский государственный аграрный университет | Off-line power supply with induction generator |
US7168510B2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-01-30 | Schlumberger Technology Corporation | Electrical transmission apparatus through rotating tubular members |
-
2012
- 2012-05-24 RU RU2012121512/03A patent/RU2501929C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU746072A1 (en) * | 1977-06-03 | 1980-07-07 | Тюменский индустриальный институт | Earth-drilling apparatus |
US4436168A (en) * | 1982-01-12 | 1984-03-13 | Dismukes Newton B | Thrust generator for boring tools |
SU1030160A1 (en) * | 1982-04-09 | 1983-07-23 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Apparatus for measuring timber diameter |
RU2158470C2 (en) * | 1997-12-24 | 2000-10-27 | Кубанский государственный аграрный университет | Off-line power supply with induction generator |
US7168510B2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-01-30 | Schlumberger Technology Corporation | Electrical transmission apparatus through rotating tubular members |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012121512A (en) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2524537C2 (en) | Method and system for turbomachine slow barring | |
JP5844360B2 (en) | Power supply for equipment held by a rotating support | |
EP1755208A3 (en) | Electric machine and method of using electric machine | |
RU2501929C1 (en) | Percussion-rotary drilling device | |
ITMO20040218A1 (en) | METHOD FOR THE CONTROL OF A SYNCHRONOUS ROTATING MOTOR WINDED. | |
WO2015184697A1 (en) | Excitation system based on double excitation windings | |
US10808503B2 (en) | Overvoltage protection of downhole generators | |
CN103915961B (en) | A kind of axial magnetic flux double-salient-pole permanent magnet generator | |
CN205509766U (en) | Device is improved to old hydraulic generator's excitation | |
US10122307B2 (en) | Doubly stator-fed synchronous generator | |
CN104505961A (en) | Motor generator with external rotor | |
ATE512496T1 (en) | SELF-MAGNETIZING MOTOR | |
SU542814A1 (en) | Device for percussion rotary drilling | |
WO2009153187A3 (en) | Device for a wind or water power system for generating electrical energy | |
TWI463068B (en) | Synchronous generator for direct driving wind power/tide | |
JP2014045649A (en) | Electrical machine and method for operating electrical machine | |
CN104295434A (en) | Wave power generating device | |
SU1261785A1 (en) | Electromagnetic machine of impact action | |
Tutelea et al. | 10MW, 10rpm, 30Hz spoke Ferrite and bonded NdFeB-rotor wind PMSG preliminary design with FEM validations for 6 rotor variants | |
CN204099113U (en) | A kind of device utilizing seawave power generation | |
UA28807U (en) | Self driven power station | |
RU2253178C1 (en) | Synchronous motor-generator set | |
RU2775211C1 (en) | Downhole hydro generator | |
SU746072A1 (en) | Earth-drilling apparatus | |
SU1585505A1 (en) | Apparatus for electric drilling of wells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150525 |