SU1384734A2

SU1384734A2 - Working member for drilling tool feed

Info

Publication number: SU1384734A2
Application number: SU864130063A
Authority: SU
Inventors: Михаил Павлович Загоруйко; Юрий Петрович Канифатов; Иосиф Ицхокович Рабин; Борис Георгиевич Соколов
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1986-10-04
Filing date: 1986-10-04
Publication date: 1988-03-30

Abstract

Изобретение относитс к подъемным механизмам, а именно к тормозным лебедкам подачи бурового инструмента, и позвол ет повысить надежность и удобс- во эксплуатации исполнительного механизма путем обеспечени возможности отключени кинематической св зи троса с тросоприемным бараба ном при ручном управлении тормозной системой. Перематывание троса 17 тросоприемным барабаном обеспечиваетс за счет фрикционного сцеплени между ними, возникающего от воздействи упругой силы пружины 22 на один конец троса и массы груза 20, подвешенного к тормозному рычагу 21, св занному с противоположным концом троса 17. В результате ручного вмешательства в работу исполнительного механизма силы нат жени троса стрем тс к нулю, происходит пробуксовка троса 17 относительно тросоприемного бара- , бана, что исключает перематывание троса, резкое растормаживание барабана лебедки и падение бурильной колонны . 2 ил. Q € (ЛThe invention relates to lifting mechanisms, namely to brake hoists for feeding a drilling tool, and allows to increase the reliability and ease of operation of the actuator by allowing the kinematic connection of the cable to the cable receiving system to be disabled during manual control of the brake system. The rewinding of the cable 17 by the cable drum is provided by frictional coupling between them, arising from the effect of the elastic force of the spring 22 on one end of the cable and the weight of the load 20 suspended from the brake lever 21 connected to the opposite end of the cable 17. As a result of manual intervention in the work of the executive the tension mechanism of the cable tends to zero, there is a slippage of the cable 17 relative to the cable receiving bar, ban, which eliminates the rewinding of the cable, the sudden disinhibition of the winch drum and drop the drill string. 2 Il. Q € (L

Description

. SudA. SudA

2222

ПP

ГЭGE

0000

N N

СОWITH

4four

К TO

/Vy / X X X VXX /V // V X y XXX X / /VVXX X/ Vy / X X X VXX / V // V X y XXX X // VVXX X

Фиг. 2FIG. 2

Изобретение относитс к подъемным устройствам, а именно к тормозам лебедок подачи бурового инструмента.The invention relates to lifting devices, namely to the brakes of the drilling tool feed winches.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и удобства эксплуатации исполнительного механизма путем обеспечени возможности отключени кинематической св зи троса с тро- соприемным барабаном при ручном управлении тормозной системой.The aim of the invention is to improve the reliability and convenience of operation of the actuator by allowing the kinematic connection of the cable to the tropod drum to be disabled during manual control of the brake system.

На фиг. 1 изображен исполнительный механизм подачи бурового инстру- MeHTaj на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.FIG. 1 shows the actuating mechanism for feeding the drilling tool MeHTaj in FIG. 2 is a view A of FIG. one.

Исполнительный механизм подачи бу- чиваетс редуктором 5 за счет егоThe actuating mechanism is fed by gearbox 5 due to its

рового инструмента содержит основание 1, на котором посредством шарнира 2 закреплен основной корпус 3 с приводом 4, св зывающим корпус .3 с основанием 1.The level tool comprises a base 1, on which a hinge 2 fixes the main body 3 with an actuator 4 connecting the body .3 with the base 1.

Внутри основного корпуса 3 смонтирован редуктор 5, корпус 6 которого снабжен опорами 7 и 8 качени , посредством которых он смонтирован в основном корпусе 3. Быстроходный вал 9 редуктора 5 посредством муфты 10 соединен с валом электрического двигател 11. Тихоходный вал 12 редуктора 5 снабжен фрикционным прижимным роликом 13, который посредством привода А прижат к тормозному шкиву 14 барабана 15 лебедки. На корпусе 6 редуктора. 5 смонтирован тросоприем-, ный барабан 16 с тросом 17, который через направл юпщй ролик 18, руко тку 19 и груз 20 св зан с тормозным рычагом 21. Свободный конец троса 17 намотанного на тросоприемный барабан 16, соединен с пружиной 22 раст жени , жестко прикрепленной к корпусу 23 буровой лебедки. Питание электродвигател 11 осуществл етс по кабелю 24,Inside the main body 3, a gearbox 5 is mounted, the body 6 of which is provided with bearings 7 and 8 of rolling, by means of which it is mounted in the main body 3. The high-speed shaft 9 of the gearbox 5 is connected to the electric motor shaft 11 by a coupling 10. the roller 13, which by means of the drive A is pressed against the brake pulley 14 of the drum 15 of the winch. On the case 6 of the gearbox. 5 a cable receiving drum 16 with a cable 17 is mounted, which, via a guide roller 18, a handle 19 and a weight 20, is connected to a brake lever 21. The free end of a cable 17 wound on a cable receiving drum 16 is connected to a spring 22 of tension, rigidly attached to the hull 23 of the drawworks. The motor 11 is powered by a cable 24,

Исполнительный механизм подачи бурового инструмента работает следующим образом.The actuator feed mechanism of the drilling tool works as follows.

Перед началом подачи бурового инструмента барабан 15 лебедки под действием груза 20, создающего усилие на тормозном рычаге 21, находитс в заторможенном- состо нии. При этом посредством привода 4 поступательного перемещени основной корпус исполнительного механизма поворачиваетс на шарнире 2 так, что ционный прижимной ролик 13 вводитс в силовое зацепление со шкивом 14 (ребордой) барабана 15 лебедки. Так как нат жение троса барабана 15 леBefore starting the feeding of the drilling tool, the winch drum 15 under the action of the load 20, which generates a force on the brake lever 21, is in a retarded state. By means of the actuator 4, the translational movement of the main body of the actuator is rotated on the hinge 2 so that the pressure roller 13 is inserted into the power engagement with the pulley 14 (flange) of the winch drum 15. Since the tension of the drum cable is 15

бедки, создаваемое весом бурового инструмента, меньше тормозного усили , развиваемого тормозным рычагом 21 с грузом 20, опускани бурового инструмента не происходит.Fees created by the weight of the drilling tool, less than the braking force developed by the brake lever 21 with a load of 20, the lowering of the drilling tool does not occur.

Дл осуществлени подачи бурового инструмента на pvriM электродвигател 11 по кабелю 24 подают управл ющее напр жение От блока управлени , реализующего тот или иной закон регулировани . На быстроходном валу 9 редуктора 5 электродвигател 11 создаетс крут щий момент, который увелипередачи и прикладываетс к шкиву 14 барабана 15 лебедки через тихоходный вал 12 редуктора 5 и фрикционнвш ролик 13.In order to supply the drilling tool to the pvriM of the electric motor 11, a control voltage is supplied via cable 24 From a control unit implementing one or another control law. On the high-speed shaft 9 of the gearbox 5, the electric motor 11 generates a torque, which is increased and applied to the pulley 14 of the winch drum 15 via the low-speed shaft 12 of the gearbox 5 and the friction roller 13.

0 Так как крут щий момент, развива- емьш электродвигателем 11 на тихоходном валу 12 редуктора 5, меньше тор-. мозного усили , а вал электродвигател 11 вращаетс , корпус 6 редукто5 ра 5 под действием сил реакции от крут щего момента, развиваемого на его заторможенном тихоходном валу 12, начинает вращатьс в направлении , противоположном направлению0 Since the torque developed by the electric motor 11 on the low-speed shaft 12 of the gearbox 5, is less than the top-. force, and the shaft of the electric motor 11 rotates, the housing 6 of the reduction gear 5, under the action of the reaction forces from the torque developed on its braked low-speed shaft 12, begins to rotate in the opposite direction

0 вращени электродвигател 11, при этом за счет силы трени между тро- соприемньм барабаном 16, смонтированным на корпусе 6 редуктора 5, и тросом 17, величина которой определ етс весом груза 20 и упругостью0 of rotation of the electric motor 11, at the same time due to the frictional force between the cable drum 16 mounted on the housing 6 of the gearbox 5 and the cable 17, the value of which is determined by the weight of the load 20 and elasticity

5 пружины 22, трос 17 наматьшаетс на тросоприемный барабан 16. Усилие на-, т жени троса передаетс с помощьк направл ющего ролика 18 на тормозной рычаг 21 с грузом 20.5 of the spring 22, the cable 17 is fed onto the cable drum 16. The force of the cable is transmitted by means of the guide roller 18 to the brake lever 21 with a weight of 20.

Дл обеспечени вращени корпуса 6 редуктора 5 он выполнен подвижным относительно основного корпуса 3 исполнительного механизма благодар его посадке на подшипниках 7 и 8. Фиксаци положени (неподвижность) корпуса 6 в отсутствие управл ющего напр жени обеспечиваетс нат жением троса 17 и трением в передачах редуктора и в электродвигателе.To ensure rotation of the gearbox housing 6 6, it is made movable relative to the main body 3 of the actuator due to its seating on bearings 7 and 8. Fixing the position (immobility) of the housing 6 in the absence of control voltage is provided by tensioning the cable 17 and friction in gears of the gearbox and in electric motor.

0 ,0,

Как только барабан 16 вместе сAs soon as drum 16 along with

корпусом 6 начинает вращат ьс , наматыва трос 17, тормозной рычаг 21 с грузом 20 начинает перемещатьс вверх 5 и растормаживает барабан 15 лебедки до тех пор, пока суммарные силы, приложенные к барабану лебедки, обусловленные весом бурового инструмента и крут щим моментом, развиваемым наthe housing 6 begins to rotate by winding the cable 17, the brake lever 21 with the load 20 begins to move upwards 5 and disarms the winch drum 15 until the total forces applied to the winch drum due to the weight of the drilling tool and the torque developed by

00

фрикционном ролике 13, не превзойдут тормозных усилий, развиваемых тормозным рычагом 21с грузом 20, после чего происходит трогание барабана 15 лебедки и его вращение.the friction roller 13 will not exceed the braking forces developed by the brake lever 21c with the load 20, after which the winch drum 15 starts moving and its rotation occurs.

Реборда 14 тормозного шкива барабана 15 лебедки при этом начинает вращать прижимной ролик 13 исполнительного механизма. Скорость вращени вала 12 при этом вбзрастает, что вызывает снижение скорости вращени тросоприемного барабана 16, уменьшение механического момента, передаваемого от корпуса 6 на этот барабан, и, следовательно, уменьшение нат жного усили , передаваемого через трос 17 к рычагу 21, что уменьшает дальнейший подъем тормозного рычага 2Гс грузом 20 и, следовательно, снижает растормаживание лебедки и дальнейшее увеличение скорости ее вращени . В этом про вл етс вли ние отрицательной обратной св зи. При пропорциональном выравнивании окружных скоростей лебедки и вала электродвигател 11 корпус 6 редуктора 5 и тросо- приемный барабан 16 станов тс неподвижными . При этом становитс неподвижным тормозной рычаг 21 с грузом,, дальнейшее растсфмаживание лебедки прекращаетс , вращение барабана 15 лебедки, а следовательно, и подача бурового инструмента принимают характер установившегос движени .The rib 14 of the brake pulley of the drum 15 winch when this starts to rotate the pressure roller 13 of the actuator. The rotational speed of the shaft 12 is thereby increased, which causes a decrease in the rotational speed of the cable receiving drum 16, a reduction in the mechanical moment transmitted from the housing 6 to this drum, and, consequently, a decrease in the tension force transmitted through the cable 17 to the lever 21, which reduces the further rise brake lever 2G with a load of 20 and, therefore, reduces the release of the winch and a further increase in the speed of its rotation. This is the effect of negative feedback. With proportional alignment of the circumferential speeds of the winch and the shaft of the electric motor 11, the housing 6 of the gearbox 5 and the cable receiving drum 16 become stationary. In this case, the brake lever 21 with a load becomes fixed, further ramming of the winch is stopped, the rotation of the drum 15 of the winch, and consequently, the flow of the drilling tool take on the character of steady motion.

При увеличении CKopiocTH вращени барабана 15 лебедки сверх скорости установившегос режима (это возможно , например, за счет уменьшени коэффициента трени тормозньсс колодок и тормозного шкива 14 лебедки или за счет снижени скорости вращени электродвигател 11) скорость вращени вала 12 увеличиваетс по сравнению с той, которую он может получить от ведущего вала 10 черезWhen CKopiocTH increases the rotation of the winch drum 15 above the speed of a steady state (this is possible, for example, by reducing the friction coefficient of the brake pads and brake winch pulley 14 or by decreasing the rotation speed of the electric motor 11), the rotation speed of the shaft 12 is increased compared to that can get from the drive shaft 10 through

II

редуктор 5 при заданном уровне управл ющего напр жени на электродвигателе 11 от управл ющего блока (не показан). При этом корпус 6 редуктора и тросоприемный барабан 16 начинают вращатьс , мен направление вращени таким образом, что трос- 17 сматьшаетс с барабана 16, позвол рычагу 21 осуществл ть притормаживание под действием груза 20. Скорость вращени лебедки уменьшаетс до тех пор, пока скорости вращени барабана 15 и электродвигател 11 снова не выgearbox 5 at a given level of control voltage on the electric motor 11 from the control unit (not shown). In this case, the gearbox housing 6 and the cable receiving drum 16 begin to rotate, changing the direction of rotation in such a way that the cable 17 is collapsed from the drum 16, allowing the lever 21 to brake under load 20. The rotation speed of the winch decreases until the rotation speed of the drum 15 and electric motor 11 again not you

равн ютс (с учетом коэффициента передачи ).- Таким образом, скорость вращени барабана 15, а следовательно, и подача бурового инструмента станов тс пропорциональны скорости вращени вала электрического двигател 1 1 .are equal (taking into account the gear ratio). Thus, the rotational speed of the drum 15 and, consequently, the feed of the drilling tool become proportional to the rotational speed of the shaft of the electric motor 1 1.

Нарушение баланса скоростей приводит к растормаживанию или затормаживанию барабана лебедки и, следовательно , к ускорению или замедлению подачи бурового инструмента. При этом управление подачей бурового инструмента электромеханическим исполнительным механизмом осуществл етс посредством имеющихс в нем элементов жесткой отрицательной обратной св зи.The imbalance of speeds leads to a disinhibition or an inhibition of the winch drum and, consequently, to an acceleration or slowing down of the feed of the drilling tool. In this case, the control of the feed of the drilling tool by an electromechanical actuator is carried out by means of rigid negative feedback elements contained in it.

Дл управл емого изменени скорости подачи бурового инструмента блок управлени , обрабатывающий закон регулировани (действуюш ий по программе), должен изменить управл ющее напр жение на электродвигателе 11, которое подаетс по кабелю 24.In order to control the feed rate of the drilling tool in a controlled manner, the control unit processing the adjustment law (programmed) must change the control voltage on the electric motor 11, which is fed through the cable 24.

В результате ручного вмешательства в работу исполнительного механизма сила нат жени троса 17 стремитс к нулю, что приводит к резкому снижению сил трени между тросоприемным барабаном 16 и тросом 17. В результате при вращении тросоприемного барабана 16 и подаче бурового инструмента трос 17 не сматываетс (наматываетс ) и не оказывает вли ни на управление руко ткой тормоза буровой лебедки. Кроме того, отсутствие полного схватывани троса 17 с барабана 16 предотвращает изменение направлени его намотки и, следовательно, переход отрицательной обратной св зи в положительную, что в конечном итоге предотвращает аварии, св занные с падением бурового инструмента в скважину.As a result of manual intervention in the operation of the actuator, the tension force of the cable 17 tends to zero, which leads to a sharp decrease in friction forces between the cable receiving drum 16 and cable 17. As a result, when the cable receiving roller 16 rotates and the drilling tool is fed, the cable 17 does not unwind (winds up) and does not affect the control of the drawworks brake handle. In addition, the lack of full seizure of the cable 17 from the drum 16 prevents the winding direction from changing and, consequently, the transition of negative feedback to positive, which ultimately prevents accidents associated with the fall of the drilling tool into the well.

Если подъем бурового инструмента из ствола скважины происходит при включенном исполнительном механизме (ручка 19 с тросом 17 и грузом 20 сн ты с тормозного рычага 21), то наматывани троса 17 на тросоприем- вый барабан не происходит из-за отсутстви сил трени между тросом 17 и тросоприемным барабаном 16, а следовательно , не происходит обрыв троса 17 и выхода из стро редуктора 5.If the drilling tool is lifted out of the borehole when the actuator is turned on (handle 19 with cable 17 and load 20 is removed from brake lever 21), then winding cable 17 on the cable receiving drum does not occur due to the lack of friction forces between cable 17 and cable receiving drum 16, and therefore, there is no breakage of the cable 17 and failure of the gearbox 5.

Claims

Invention Formula

The executive mechanism for feeding a drilling tool according to ed. St. No. 945395, characterized in that, in order to increase reliability and convenience of operation by

5 6

G2

t

making it possible to disconnect the kinematic connection of the cable with the cable-receiving drum during manual control of the brake system; it is equipped with a tension spring, one end connected to the winch and the other end to the cable.

1