close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337225

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 225
(13)
C1
(51) МПК
E21B 4/04 (2006.01)
E21B 25/00 (2006.01)
H02K 17/12 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007113757/03, 12.04.2007
(72) Автор(ы):
Загривный Эдуард Анатольевич (RU),
Рудаков Виктор Викторович (RU),
Стародед Сергей Сергеевич (RU),
Гаврилов Юрий Александрович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
12.04.2007
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
2 3 3 7 2 2 5
R U
(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОЛОНКОВЫЙ БУРОВОЙ СНАРЯД
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
горной
промышленности, в частности к колонковым
буровым снар дам на грузонесущем кабеле.
Снар д содержит источник питани с системой
управлени , погружной асинхронный трехфазный
электродвигатель, ротор которого соединен с
колонковой
трубой
с
коронкой,
статор,
соединенный с верхней трубой, и упругий элемент,
жестко св занный с кабельным замком с одной
стороны и ротором электродвигател с другой.
Источник питани обмоток снабжен однофазным
мостовым выпр мителем, ротор погружного
асинхронного трехфазного электродвигател выполнен с одной парой вно выраженных
полюсов, а одна фазна статорна обмотка
последовательно
соединена
с
мостовым
однофазным выпр мителем, на выход которого по
посто нному току подключены последовательно
соединенными между собой концами две другие
фазные обмотки, образующие одну пару полюсов, с
возможностью фиксации ротора со статором
упругим элементом в начальном положении, при
котором продольна ось симметрии ротора
совпадает
с
продольной
осью
симметрии
электромагнитного пол , образованного двум последовательно включенными обмотками статора.
Обеспечивает
возможность
формировани знакопеременного
момента
на
частотах
в
диапазоне 20-50 Гц при существенно меньших
углах поворота ротора относительно статора с
сохранением средней скорости движени рабочего
инструмента относительно забо . 3 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
Адрес дл переписки:
199106, Санкт-Петербург, В.О., 21 лини , 2,
СПГГИ(ТУ), патентный отдел, пат.пов.
А.П.Яковлеву, рег. № 314
2 3 3 7 2 2 5
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образовани "Санкт-Петербургский государственный горный
институт имени Г.В. Плеханова (технический
университет)" (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2228420 С2, 10.05.2004. SU 127744
А, 01.01.1960. SU 1467154 A1, 23.03.1989. SU
1472613 A1, 15.04.1989. SU 1716067 A1,
29.02.1992. SU 1761934 A1, 15.09.1992. SU
1794270 A3, 07.02.1993. RU 2209912 C1,
10.08.2003. US 3837412 A, 24.09.1974. SU
5301759 A, 12.04.1994.
C 1
C 1
2 3 3 7 2 2 5
2 3 3 7 2 2 5
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 225
(13)
C1
(51) Int. Cl.
E21B 4/04 (2006.01)
E21B 25/00 (2006.01)
H02K 17/12 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007113757/03, 12.04.2007
(72) Inventor(s):
Zagrivnyj Ehduard Anatol'evich (RU),
Rudakov Viktor Viktorovich (RU),
Staroded Sergej Sergeevich (RU),
Gavrilov Jurij Aleksandrovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 12.04.2007
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
2 3 3 7 2 2 5
R U
(57) Abstract:
FIELD: electricity; mining.
SUBSTANCE: assembly contains power supply
source
with
control
system,
submersible
asynchronous three-phase electric motor, rotor of
which is connected to core tube with crown,
stator connected with top tube, and elastic
element that is rigidly fixed with cable lock on
one side and electric motor rotor on the other.
Source of windings power supply is equipped with
single-phase
bridge
rectifier,
rotor
of
submersible
asynchronous
three-phase
electric
motor is made with one pair of explicit poles,
and one
phase stator winding
is serially
connected with bridge single-phase rectifier, to
the outlet of which by direct current two other
phase
windings
are
connected
by
serially
connected between each other ends, which form one
pair of poles, with the possibility of rotor
fixation
with
stator
by
elastic
element
in
initial position, at which longitudinal axis of
rotor symmetry coincides with longitudinal axis
of symmetry of electromagnet field formed by two
serially connected stator windings.
EFFECT: provides possibility of formation of
sign-changing moment at low frequencies at
considerably smaller angles of rotor turn in
relation to stator with preservation of average
speed of working tool motion in relation to bottomhole.
Страница: 3
EN
3 dwg
C 1
C 1
(54) ELECTROMECHANICAL CORE DRILLING ASSEMBLY
2 3 3 7 2 2 5
(73) Proprietor(s):
Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie
vysshego professional'nogo obrazovanija
"Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj gornyj
institut imeni G.V. Plekhanova (tekhnicheskij
universitet)" (RU)
R U
Mail address:
199106, Sankt-Peterburg, V.O., 21 linija, 2,
SPGGI(TU), patentnyj otdel, pat.pov.
A.P.Jakovlevu, reg. № 314
RU 2 337 225 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к горной промышленности, в частности к колонковым буровым
снар дам на грузонесущем кабеле, и может быть использовано в составе мобильного
бурового комплекса дл очистки призабойных зон нефт ных, газовых и водозаборных
скважин от песка и других отложений. Может примен тьс дл вз ти донных проб озер,
рек, морей и океанов, бурени ледников, а также дл вскрыти продуктивных пластов с
полным отбором керна в режиме депрессии.
Известен колонковый электромеханический буровой снар д дл очистки фильтровой
зоны продуктивного пласта и обсадных труб скважины, патент РФ №2209912, МПК Е21В
4/04, опубл. 10.08.2003, Бюл. №22. Снар д содержит колонковую трубу, соединенную
нижним торцом со сменной буровой коронкой, керноприемную трубу, размещенный в
шламовой трубе сетчатый фильтр, редуктор с полым валом, св занный с валом
электродвигател , насос и кабельный замок на верхнем торце кабельного узла. Дл извлечени упавших предметов на забой скважины и очистки фильтровой зоны
продуктивного пласта и обсадных труб скважины он при демонтаже сменной буровой
коронки снабжен соединенными через переходник с нижним торцом колонковой трубы
съемными ловильной насадкой или насадками дл очистки. Насос закреплен на
удлиненном валу электродвигател между редуктором и электродвигателем. Контактные
поверхности распорного узла, воспринимающего реактивный момент, выполнены в виде
роликов. Недостатками данного устройства вл ютс наличие редуктора и управл емого
распорного устройства, что усложн ет конструкцию и снижает надежность работы
устройства, а также делает снар д неработоспособным при слабопрочных породах
(например, бурение донных морских скважин в илистых грунтах) и при наличии каверн в
скважинах большого диаметра.
Известен колонковый буровой снар д с электрическим приводом по патенту РФ
№2228420, МПК Е21В 4/04, опубл. 10.05.2004, Бюл. №13, прин тый за прототип.
Электромеханический колонковый динамически уравновешенный буровой снар д на
грузонесущем кабеле содержит погружной асинхронный электродвигатель с
короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого образуют одну пару полюсов,
систему управлени , роторную часть с колонковой трубой и буровой коронкой и статорную
часть с трубой удлинителем и упругим элементом, жестко св занным с кабельным замком с
одной стороны и ротором электродвигател с другой, систему шламоудалени ,
включающую в себ насосный узел, фильтр, керноприемную и шламовую трубы.
Недостатками этого бурового снар да вл ютс относительна сложность источника
питани и системы управлени , а именно трехфазного преобразовател частоты,
сложность формировани знакопеременного момента на частотах более 5-8 Гц,
необходимость применени упругого элемента (торсиона), допускающего значительные
знакопеременные углы закручивани , так как при диаметре буровой коронки до 100 мм дл получени средней скорости резани 2-3 м/с при частоте менее 10 Гц углы закручивани торсиона составл ют 150° и более, что вл етс нереализуемым при современных
технологи х.
Техническим результатом изобретени вл етс устранение указанных недостатков, т.е.
использование относительно простых источников питани и системы управлени ,
обеспечивающих возможность формировани знакопеременного момента на частотах в
диапазоне 20-50 Гц при существенно меньших углах поворота ротора относительно
статора с сохранением средней скорости движени рабочего инструмента относительно
забо .
Технический результат достигаетс тем, что электромеханический колонковый буровой
снар д, содержащий источник питани с системой управлени , погружной асинхронный
трехфазный электродвигатель, ротор которого соединен с колонковой трубой с коронкой,
статор, соединенный с верхней трубой и упругий элемент, жестко св занный с кабельным
замком с одной стороны и ротором электродвигател с другой, согласно изобретению
источник питани обмоток снабжен однофазным мостовым выпр мителем, ротор
погружного асинхронного трехфазного электродвигател выполнен с одной парой вно
Страница: 4
DE
RU 2 337 225 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
выраженных полюсов, а одна фазна статорна обмотка последовательно соединена с
мостовым однофазным выпр мителем, на выход которого по посто нному току
подключены последовательно соединенными между собой концами две другие фазные
обмотки, образующие одну пару полюсов, с возможностью фиксации ротора со статором
упругим элементом в начальном положении, при котором продольна ось симметрии
ротора совпадает с продольной осью симметрии электромагнитного пол , образованного
двум последовательно включенными обмотками статора,
Изобретение по сн етс чертежами, где на фиг.1 приведена схема
электромеханического колонкового бурового снар да, на фиг.2 приведена схема включени трехфазной обмотки статора, образующей одну пару полюсов, ротор с вно выраженной
парой полюсов, на фиг.3 приведена схема включени обмоток статора.
Электромеханический колонковый буровой снар д (фиг.1) содержит грузонесущий
кабель 1, который закреплен в кабельном замке 2. Упругий элемент 3 (торсион) одним
концом соединен с кабельным замком 2, а другим - с ротором 4 электродвигател ,
который другим концом соединен с колонковой трубой 5, на которую крепитс бурова коронка 6. Статор 7 электродвигател расположен в верхней трубе 8. В устройстве
имеетс два подшипниковых узла 9 и 10. Система шламоудалени расположена в
колонковой трубе (на чертеже условно не показана). Элементы 2, 7, 8 образуют
статорную часть бурового снар да, а 4, 5, 6 - его роторную часть.
Электрическа часть бурового снар да содержит источник питани , систему управлени (на чертежах не показана), мостовой однофазный выпр митель 11 (фиг.2, 3). В качестве
источника питани используетс однофазный преобразователь частоты 12. Мостовой
однофазный выпр митель 11 подключен к однофазному преобразователю частоты 12
через статорную обмотку B-Y, а последовательно соединенные клеммами "X" и "Z" фазные
обмотки статора А-Х и C-Z подключены на выход по посто нному току однофазного
мостового выпр мител 11. В качестве электромеханического преобразовател электрической энергии в возвратно-вращательные движени режущего элемента
используетс погружной асинхронный трехфазный электродвигатель, статорные обмотки
которого образуют одну пару полюсов, а ротор 4 выполнен с одной парой вно выраженных
полюсов. Ротор 4 электродвигател фиксируетс со статором 7 упругим элементом
(торсионом) 3 в начальном положении, при котором продольна ось симметрии ротора 4
совпадает с осью симметрии магнитного пол , образованного двум последовательно
включенными обмотками А-Х и C-Z статора.
Электромеханический колонковый буровой снар д работает следующим образом. При
подаче переменного напр жени на клеммы 13 и 14 (фиг.2) по фазной обмотке B-Y
протекает переменный ток, а по фазным обмоткам А-Х и C-Z - выпр мленный посто нный
ток. При протекании тока по обмотке B-Y в первый полупериод в направлении,
совпадающем с направлением тока в обмотках А-Х и С-Z, ось симметрии результирующего
электромагнитного пол совпадает с осью O1-O1, и ротор 4 под действием возникающего
электромагнитного момента поворачиваетс против часовой стрелки в положение, при
котором ось O1-O1 совпадает с продольной осью ротора О-О. В следующий полупериод
протекающего по обмотке B-Y тока ось результирующего электромагнитного пол займет
положение по оси О2-О3. Под действием возникающего электромагнитного момента ротор 4
поворачиваетс по часовой стрелке в положение, при котором ось O2-O1 совпадает с
продольной осью ротора О-О.
Таким образом, теоретически возможный угол поворота ротора 4 при питании схемы
переменным током составл ет 60 градусов (?/3).
При постановке снар да на забой и подаче на статорные обмотки электродвигател напр жени , формирующего знакопеременный электромагнитный момент, статор и ротор
совершают возвратно-вращательные движени в противоположных направлени х. При
работе на резонансной частоте электромеханической системы амплитуды колебаний
имеют максимальные значени , а сумма моментов вращени , действующа на эти части,
равна нолю, т.е. буровой снар д вл етс динамически уравновешенным.
Страница: 5
RU 2 337 225 C1
Теоретический угол поворота буровой коронки относительно неподвижных осей,
св занных с Землей, определ етс выражением:
,
5
где ?П=60 град - теоретически допустимый угол поворота ротора относительно статора;
J1 - момент инерции статорной части; J2 - момент инерции роторной части.
В реальных конструкци х J1=(5ч10)J2. Так, например, при J1=5J2 угол поворота буровой
коронки равен
10
15
20
25
30
35
При заполнении колонковой трубы керном снар д поднимаетс на поверхность, отдел при этом с помощью кернорвательного устройства керн от массива.
Таким образом, электромеханический колонковый буровой снар д при замене
трехфазного преобразовател частоты однофазным преобразователем частоты с меньшим
числом силовых ключей позвол ет формировать знакопеременный момент на частотах в
диапазоне 20ч50 Гц с сохранением средней скорости движени рабочего инструмента
(буровой коронки диметром до 100 мм) 2ч3 м/с относительно забо , при этом углы
закручивани торсиона составл ют 20ч40 град, что вполне реализуемо при современных
технологи х.
Формула изобретени Электромеханический колонковый буровой снар д, содержащий источник питани с
системой управлени , погружной асинхронный трехфазный электродвигатель, ротор
которого соединен с колонковой трубой с коронкой, статор, соединенный с верхней
трубой, и упругий элемент, жестко св занный с кабельным замком с одной стороны и
ротором электродвигател с другой, отличающийс тем, что источник питани обмоток
снабжен однофазным мостовым выпр мителем, ротор погружного асинхронного
трехфазного электродвигател выполнен с одной парой вно выраженных полюсов, а одна
фазна статорна обмотка последовательно соединена с мостовым однофазным
выпр мителем, на выход которого по посто нному току подключены последовательно
соединенными между собой концами две другие фазные обмотки, образующие одну пару
полюсов, с возможностью фиксации ротора со статором упругим элементом в начальном
положении, при котором продольна ось симметрии ротора совпадает с продольной осью
симметрии электромагнитного пол , образованного двум последовательно включенными
обмотками статора.
40
45
50
Страница: 6
CL
RU 2 337 225 C1
Страница: 7
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа