SU922309A1

SU922309A1 - Mud pump hydraulic drive

Info

Publication number: SU922309A1
Application number: SU802984594A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Васильевич Томилин; Николай Андреевич Зинин; Роман Валерьевич Сидоров; Исаак Яковлевич Вальдман; Александр Евстафьевич Пландовский; Виталий Сергеевич Мозгунов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения; Кунгурское Производственное Объединение "Турбобур"
Priority date: 1980-09-18
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1982-04-23

Description

(5) ГИДРОПРИВОД БУРОВОГО НАСОСА(5) DRILL PUMP HYDRAULIC DRIVE

tt

Изобретение относитс к объемномЗ| гидроприводу и, в частности, к гид- роприводу насосов, предназначенных дл перекачивани текучих сред с широко мен ющимис физико-механическими свойствами, например, глинистых буровых растворов.FIELD: volume v3 | hydraulic drive and, in particular, to the hydraulic drive of pumps designed for pumping fluids with widely varying physicomechanical properties, for example, clay drilling fluids.

Известен гидропривод бурового насоса, содержащий рабочие цилиндры с приводом от, по меньшей мере, одного силового цилиндра, поршнааа полость которого подключена к напорной гидролинии приводного гидронасоса и сливу через четырехлинейный распределитель, управл емый вспомогательным золотником, и дополнительные рабочий и силовой цилиндры с поршн ми , соединенными между собой штоком , и с поршневыми и штоковыми полост ми , причем поршневые полости дополнительных рабочего и силового цилиндров сообщены соответственно с напорными лини ми бурового насосэ и гидронасоса 1.A hydraulic actuator of a drilling pump is known, which contains working cylinders driven by at least one power cylinder, the piston cavity of which is connected to the pressure hydraulic line of the drive hydraulic pump and drain through a four-line distributor controlled by an auxiliary spool, and additional working and power cylinders with pistons, interconnected by a rod, and with piston and rod cavities, with the piston cavities of the additional working and power cylinders communicating respectively with pressure lines Mud pump and hydraulic pump 1.

Однако известный гидропривод может быть применен только при перекачке жидкости при посто нном давлении и определенном расходе. Конструкци системы гидрокомпенсатора сложна. Кроме того, пульсационные характеристики насоса не могут быть точно выдержаны на пусковых и переходных режимах.However, the known hydraulic drive can only be applied when pumping a fluid at constant pressure and a certain flow rate. The design of a hydro compensator system is complex. In addition, the pulsation characteristics of the pump can not be accurately maintained at start-up and transient conditions.

Цель изобретени - расширение об10 ласти применени и улучшени эксплуатационных характеристик.The purpose of the invention is to expand the scope of application and improve performance.

Указанна цель достигаетс тем, что гидропривод дополнительно снабжен регул тором расхода и двум об15 ратными клапанами, один из которых выполнен управл емым и установлен на гидролинии, соедин ющей поршневую полость дополнительного силового цилиндра через регул тор расхода и This goal is achieved by the fact that the hydraulic actuator is additionally equipped with a flow controller and two positive valves, one of which is controllable and installed on the hydraulic line connecting the piston cavity of the additional power cylinder through the flow regulator and

20 распределитель с приводным гидронасосом , а штокова полость силового цилиндра посто нно св зана с нагнетающей линией приводного гидронаcoca , причем распределитель выполнен так, что в одном из. положений два его выхода соединены с подводом от приводного гидронасоса, выход, подключенный к поршневой полости силового цилиндра, соединен через обратный клапан с регул тором расхода и с полостью управлени управл емого обратного клапана.20 a distributor with a driven hydraulic pump, and the rod cavity of the power cylinder is permanently connected to the injection line of the driven hydronococa, and the distributor is designed so that one of them. Two of its outlets are connected to the supply from the drive hydraulic pump, the outlet connected to the piston cavity of the power cylinder is connected via a non-return valve to the flow regulator and to the control cavity of the controlled non-return valve.

Кроме того, штоковые полости дополнительнь{х рабочего и силового цилиндров соединены со сливом.In addition, the rod end cavities {working and power cylinders are connected to the drain.

На че|зтеже представлена схема гидропривода.The diagram shows a hydraulic drive circuit.

Гидропривод бурового насоса содежит рабочие цилиндры 1 и 2 с приводом от, по меньшей мере, одного силового цилиндра 3, поршнева полость k которого подключена к напорной гидролинии 5 приводного гидронасоса (не показан) и сливу 6 через четырехлинейный распределитель 7, управл емый вспомогательным золотником 8, и дополнительные рабочий 9 и силовой 10 цилиндры с поршн ми 11 и 12, соединенными между собой 1ЦТОКОМ 13, и с поршневыми 14 и 15 и штоковыми 16 и 17 полост ми, причем поршневые полости 1 и 15 дополнительных рабочего 9 и силового 10 цилиндров сообщены соответственно с напорными лини ми 18 и 5 бурового насоса 2 и гидронасоса. Гидропривод дополнительно снабжен регул тором 19 расходу и двум обратными клапанами 20 и 21, один из которых 20 выполнен управл емым и установлен на гидролинии 22, соедин ющей поршневую полость 15 дополнительного силового цилиндра через регул тор 19 расхода и распределитель 7 с приводным гидронасосом, а штокова полость 17 силового цилиндра 10 посто нно св зано с нагнетающей линией 5 приводного гидронасоса; причем распределитель 7 выполнен так, что в одном из положений 23 два его выхода 24 и 25 соединены с подводом 26 от приводного гидронасоса, выход 24, подключенный к поршневой полости 4 силового цилиндра 3, соединен через обратный клапан 21 с регул тором 19 расхода и с полостью 27 управлени управл емого обратного клапана 20. Штоковые полости 16 и 17 дополнительных рабочего 9 и силового 10 цилиндров соединены со сливом 28 и 29.The hydraulic pump of the mud pump contains working cylinders 1 and 2 driven by at least one power cylinder 3, the piston cavity k of which is connected to the pressure hydraulic line 5 of the drive hydraulic pump (not shown) and drain 6 through a four-line distributor 7, controlled by an auxiliary valve 8 , and additional working 9 and power 10 cylinders with pistons 11 and 12 interconnected by 1 QT 13, and piston 14 and 15 and rod 16 and 17 cavities, with piston cavities 1 and 15 of additional working 9 and power 10 cylinders s, respectively, with pressure lines 18 and 5 of the mud pump 2 and the hydraulic pump. The hydraulic actuator is additionally equipped with a flow regulator 19 and two non-return valves 20 and 21, one of which 20 is controllable and installed on the hydraulic line 22 connecting the piston cavity 15 of the additional power cylinder through the flow regulator 19 and the distributor 7 with the driven hydraulic pump, and the rod the cavity 17 of the power cylinder 10 is permanently connected to the injection line 5 of the drive hydraulic pump; moreover, the distributor 7 is designed so that in one of the positions 23 its two outputs 24 and 25 are connected to the supply 26 from the drive hydraulic pump, the output 24 connected to the piston cavity 4 of the power cylinder 3 is connected via a check valve 21 to the flow regulator 19 and control cavity 27 controls a controlled check valve 20. The rod end cavities 16 and 17 of the additional working 9 and power 10 cylinders are connected to the drain 28 and 29.

Штоки 30 и 31 цилиндров 1 и 2 насоса присоединены шарнирно к траверсе 32 силового цилиндра 3, шток 33 которого неподвижно закреплен на корпусе насоса 34„ ГидролиниейThe rods 30 and 31 of the cylinders 1 and 2 of the pump are pivotally attached to the traverse 32 of the power cylinder 3, the stem 33 of which is fixedly mounted on the pump body 34 "by hydraulic line

35штокова полость 36 силового цилиндра 3 соединена с напорной линией 5 приводного гидронасоса через канал 37 в штоке 33 Поршнева 35shtokovaya cavity 36 of the power cylinder 3 is connected to the pressure line 5 of the drive hydraulic pump through the channel 37 in the rod 33 Porshnev

0 полость 38 силового цилиндра соединена с распределителем 7 гидролинией 39, к которой гидролинией 40 подключена полость 27 управлени управл емого обратного клапана 20. Буровой насос имеет нагнетательную гидролинию 41. Силовой цилиндр 3 имеет упоры 42 и 43 включени вспомогательного золотника 8. Распределитель 7 имеет три позиции 44, 23The cavity 38 of the power cylinder is connected to the distributor 7 by hydraulic line 39, to which the hydraulic line 40 is connected to the control cavity 27 of the controlled check valve 20. The drilling pump has pressure hydraulic line 41. The power cylinder 3 has stops 42 and 43 for switching on the auxiliary spool 8. Distributor 7 has three Positions 44, 23

0 и 45. Управл емый обратный клапан 20 имеет клапанную полость 46 и соединен со сливной емкостью 47.0 and 45. The control check valve 20 has a valve cavity 46 and is connected to a drain container 47.

Гидропривод бурового насоса работает следующим образом.Hydraulic mud pump works as follows.

Масло от приводного гидронасосаDrive Pump Oil

подводитс через золотниковый распределитель 7 к цилиндру ;3. По гидролинии 35 от линии 5 подвода масло подаетс в штоковую полостьsupplied through the spool valve 7 to the cylinder; 3. Hydroline 35 from the supply line 5 supplies oil to the rod end.

36цилиндра 3 по каналу 37 в штоке 33. В поршневую полость 38 цилиндра 3 масло подводитс по гидролинии 39, от которой через нормально закрыть|й обратный клапан 21 и регул тор 19 расхода выполнен подвод 19 к поршневой полости 15 дополнительного силового цилиндра 10. Через гидролинию 22 от распределител 7 масло подводитс к управл емому нормально закрытому обратному клапану 20 и от него к регул тору 19 расхода. Гидролини 40 обратного клапана 20 присоединена к гидролинии 39 перед обратным клапаном 21. Поршень 12 дополнительного рабочего цилиндра 9 соединен штоком 13 с поршнем 11 цилиндра 10. Поршнева полость 14 цилиндра 9 присоединена к нагнетательной .гидролинии 41 Hacota. Переключение36 cylinders 3 through channel 37 in the stem 33. Oil is supplied to the piston cavity 38 of the cylinder 3 via a hydraulic line 39, from which a normal non-return valve 21 and the flow regulator 19 are connected to the piston cavity 15 of the additional power cylinder 10. Normally 22 from the distributor 7, the oil is supplied to a controlled normally closed non-return valve 20 and from it to the flow controller 19. The hydrolini 40 of the check valve 20 is connected to the hydroline 39 in front of the non-return valve 21. The piston 12 of the additional working cylinder 9 is connected by a rod 13 to the piston 11 of the cylinder 10. The piston cavity 14 of the cylinder 9 is connected to the discharge line 41 of Hacota. Switching

золотника распределител 7 производитс от цилиндра 3 в крайних положени х цилиндра вспомогательным золотником 8. Величина хода цилиндра 3 определ етс положением регулируемых упоров 42 и 43. На цилиндре 3 закреплены регулируемые упоры 42 и 43, расположенные на рассто нии рабочего хода цилиндра 3. В конце хода ц-илиндра 3 упоры и 43 , надавливают на золотник 8, в резуль тате чего осуществл етс переключение распределител 7 из положени + через 23 в положение 45.the spool of the distributor 7 is produced from the cylinder 3 in the extreme positions of the cylinder by the auxiliary spool 8. The stroke of the cylinder 3 is determined by the position of the adjustable stops 42 and 43. On the cylinder 3 there are fixed stops 42 and 43 located at the distance of the stroke of the cylinder 3. At the end the stroke of the c-cylinder 3 stops and 43, press on the spool 8, as a result of which the distributor 7 is switched from the + position through 23 to the position 45.

На схеме показан момент установки распределител 7 в среднем положении 23 перед началом перехода его из положени 45 в положение 44, т.е. окончание движени цилиндра 3 влево. В момент перед установкой распределител 7 в среднем положении 23 цилиндр 3 находитс в крайнем левом положении, при этом поршнева полость 14 цилиндра 9 полностью заполнена раствором. В течение времени прохождени распределителем 7 среднего положени 23 масло от линии 5 подвода поступает в штоковую полость 36 цилиндра 3 по гидролинии 35 и в поршневую полость 4 цилиндра 3 по гидролинии 39. Одновременно масло под давление{|Д подаетс по гидролини м 22 и 39 в полость управлени и клапанную полость 46 управл емого обратного клапана 20. Клапан открываетс и масло через обратный клапан и регул тор 19 расхода поступает -в поршневую полость 15 цилиндра 10 и выдавливает порцию раствора из полости 14 цилиндра 9 в нагнетательную магистраль 41. Пропускна способность клапана 20 и регул тора 19 расхода должна быть такой, чтобы за врем прохождени распределителем 7 положени 23 весь раствор из полости 14 был вытеснен. За счет подачи масла по гидролинии 39 в поршневую полость цилиндра 3 происходит гидравлическое демпфирование движени цилиндра 3, в результате чего давление в гидролини х 39 и 22 повышаетс , что может привести к движению цилиндра 3 вправо и к торможению движени поршн 11 цилиндра 10, а следовательно, к неполному вытеснению раствора из полости 14. Дл предотвращени неполного вытеснени раствора из полости 14 выполнено отношение площади прршн 11 цилиндра 10 к площади поршн 12 цилиндра 9 больше отношени максимальных давлений бурового раствора и приводного масла.The diagram shows the moment of installation of the distributor 7 in the middle position 23 before the start of its transition from position 45 to position 44, i.e. the end of the movement of the cylinder 3 to the left. At the moment before installing the distributor 7 in the middle position 23, the cylinder 3 is in the extreme left position, and the piston cavity 14 of the cylinder 9 is completely filled with solution. During the passage time of the distributor 7 of the middle position 23, the oil from the supply line 5 enters the rod cavity 36 of cylinder 3 via hydraulic line 35 and into the piston cavity 4 of cylinder 3 through hydraulic line 39. At the same time, oil under pressure {| D is fed through hydraulic lines 22 and 39 in a control cavity and a valve cavity 46 of a controlled check valve 20. The valve opens and the oil flows through the check valve and the flow controller 19 into the piston cavity 15 of the cylinder 10 and squeezes a portion of the solution from the cavity 14 of the cylinder 9 into the discharge line 41. The capacity of the valve 20 and the flow regulator 19 must be such that during the passage of the distributor 7 to the position 23, the entire solution from the cavity 14 is expelled. Due to the supply of oil through the hydroline 39 to the piston cavity of the cylinder 3, hydraulic damping of the movement of the cylinder 3 occurs, as a result of which the pressure in the hydraulic lines 39 and 22 rises, which can lead to the movement of the cylinder 3 to the right and to the braking of the movement of the piston 11 of the cylinder 10, and therefore , to incomplete displacement of the solution from the cavity 14. To prevent incomplete displacement of the solution from the cavity 14, the ratio of the area of the production of the cylinder 11 to the piston 12 of the cylinder 9 is greater than the ratio of the maximum pressure of the drilling fluid and drive oil.

После установлени распределител 7 в положение 44 из линий 5 подвода масло подаетс по гидролинии 39 и сливаетс по гидролинии 22, в результате чего цилиндр 3 движетс вправо, пока левый упор 43 на цилиндре не переключит вспомогательный золотник 8 вправо. Во врем движени цилиндра 3 вправо.масло из полости 15 цилиндра 10 сливаетс через регул тор 19 расхода и обратный клапан 20, который открываетс давлением в гидролинии 39. Полость 14After the distributor 7 is set to position 44 from the supply lines 5, the oil is supplied via the hydraulic line 39 and drained by the hydraulic line 22, with the result that the cylinder 3 moves to the right until the left stop 43 on the cylinder switches the auxiliary spool 8 to the right. During the movement of the cylinder 3 to the right, the oil from the cavity 15 of the cylinder 10 is drained through the flow controller 19 and the check valve 20, which is opened by pressure in the hydroline 39. The cavity 14

цилиндра 9 заполн етс раствором из гидролинии 41. При переходе распределител 7 из положени 44 в положение 23 в гидролинию 22 подаетс масло из линии 5 подвода, котороеthe cylinder 9 is filled with a solution from the hydroline 41. When the distributor 7 moves from position 44 to position 23, oil 22 is supplied to hydraulic line 22 from the supply line 5, which

через клапан 20 и регул тор 19 расхода поступает в полость 15 цилиндра 1 О и вытесн ет раствор из полости 14 в гидролинию 41. При этом в положении 23 подключение полости 15through the valve 20 and the flow controller 19 enters the cavity 15 of the cylinder 1 O and displaces the solution from the cavity 14 into the hydroline 41. At the same time, in the position 23 the connection of the cavity 15

приводит к понижению давлени в гидролинии 39, а следовательно, к торможению движени цилиндра 3 в крайнем положении.leads to a decrease in pressure in the hydroline 39, and, consequently, to a deceleration of the movement of the cylinder 3 in the extreme position.

После установлени распределител в положение 45 гидролини 39After setting the distributor to position 45 of the hydroline 39

соедин етс со сливом 6, открываетс обратный клапан 21 и масло из полости 15 сливаетс в емкость 47 через регул тор 19 расхода и обратный клапан 21, в результате чего полость 14 заполн етс раствором за врем перемещени цилиндра 3 в крайнее правое положение. Затем цикл повтор етс .is connected to the drain 6, the check valve 21 opens and the oil from the cavity 15 is discharged into the container 47 through the flow controller 19 and the check valve 21, with the result that the cavity 14 is filled with a solution during the movement of the cylinder 3 to the extreme right position. Then the cycle is repeated.

3535

Claims

1. A hydraulic pump of a drilling pump containing working cylinders driven by at least one power cylinder, the piston cavity of which is connected to the pressure hydraulic line of the drive hydraulic pump and drain through a four-way valve controlled by an auxiliary valve, and additional working and power cylinders with pistons interconnected by a rod and piston and rod cavities, with the piston cavities of the additional working and power cylinders communicating respectively with the pressure lines of the drill bits the first pump and the hydraulic pump, characterized in that, in order to expand the field of application and performance improvement, further provided with a hydraulic regu