токосъемный узел бурового стенда

Формула изобретения

ТОКОСЪЕМНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО СТЕНДА, содержащий закрепленный на неподвижной стойке щеткодержатель с контактным элементом в виде упругого щупа, контактирующего с расположенным на валу вращателя стенда контактным кольцом, резьбовую тягу, размещенную внутри корпуса щеткодержателя, и регулировочный элемент, закрепленный на нерезьбовой части резьбовой тяги, отличающийся тем, что он снабжен диэлектрической колодкой и насаженными на нерезьбовую часть резьбовой тяги центрирующей втулкой и ограничительной шайбой, при этом регулировочный элемент и ограничительная шайба расположены по торцам центрирующей втулки, в корпусе щеткодержателя выполнен сквозной паз, а диэлектрическая колодка установлена на резьбовой части резьбовой тяги с возможностью продольного перемещения в сквозном пазу, причем на боковой поверхности диэлектрической колодки жестко закреплен упругий щуп, а резьбовая тяга установлена с возможностью вращения вокруг оси щеткодержателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым стендам, на которых в статическом и динамическом режимах с вращающихся объектов с помощью первичных преобразователей основных параметров процесса бурения, установленных на вращающемся породоразрушающем буровом инструменте и шпинделе станка, производится съем, усиление и регистрация исследуемых параметров.

Известен буровой узел стенда, содержащий ртутный амальгированный токосъемник, предназначенный для электрической связи первичных преобразователей, вращающихся вместе с буровым инструментом, с измерительными усилителями.

Ртутный токосъемник представляет собой устройство, состоящее из двух концентрически расположенных комплектов колец. Контактные кольца изготовлены из меди и обращены друг к другу поверхностями, покрытыми ртутной амальгамой. В рабочем состоянии зазор между контактными кольцами заполнен ртутью, которая служит проводником, соединяющим вращающиеся и неподвижные кольца. Вал токосъемника выполнен в виде трубы, через отверстие которой пропускаются провода от первичных преобразователей.

Наружные кольца токосъемника имеют резьбовые отверстия, одно из которых служит для установки выводного контакта, а другое, закрываемое резьбовой пробкой, - для добавления ртути в межкольцевом зазоре.

Недостатками указанного узла стенда являются невысокая надежность в условиях сильных вибраций, так как возможно межкольцевое замыкание; невозможность в течение длительного времени поддерживать контактные пары в рабочем состоянии, поскольку в процессе эксплуатации токосъемника испаряется ртуть и ее необходимо добавлять в межкольцевые зазоры, причем при переливах ртути может произойти межкольцевое замыкание; техническое обслуживание узла бурового стенда, оснащенного ртутным токосъемником, требует высокой квалификации обслуживающего персонала, ибо сопряжено с опасностью загрязнения ртутью помещения, узлов и деталей бурового стенда.

Известен узел бурового стенда, содержащий закрепленный на неподвижной стойке щеткодержатель с контактным элементом в виде упругого щупа, расположенное на валу вращателя стенда контактное кольцо, резьбовую тягу, размещенную в щеткодержателе, и регулировочный элемент, закрепленный на конце резьбовой тяги.

Недостатками данного узла являются сложная конструкция токосъемника, неудобная как при его сборке, так и при регулировке и разборке; большая погрешность измерения вследствие изменения исследуемых электрических сигналов при нагревании контактных пар.

Целью изобретения является повышение точности измерения исследуемых параметров за счет обеспечения возможности точной регулировки усилия прижатия упругого элемента к контактному кольцу.

Указанная цель достигается тем, что токосъемный узел бурового стенда, содержащий закрепленный на неподвижной стойке щеткодержатель с контактным элементом в виде упругого щупа, расположенное на валу вращателя стенда контактное кольцо, резьбовую тягу, размещенную в щеткодержателе, и регулировочный элемент, закрепленный на конце резьбовой тяги, снабжен диэлектрической колодкой, центрирующей втулкой и ограничительной шайбой, в корпусе щеткодержателя выполнен сквозной паз, диэлектрическая колодка установлена на резьбовой тяге с возможностью перемещения в сквозном пазу, а на ее боковой поверхности жестко закреплен упругий щуп, причем резьбовая тяга смонтирована с возможностью вращения вокруг оси щеткодержателя, на ее нерезьбовой части установлена центрирующая втулка, по торцам которой расположены ограничительная шайба и регулировочный элемент, насаженные на резьбовую тягу.

На фиг. 1 показан узел бурового стенда, содержащий токосъемное устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (щеткодержатель с контактным кольцом токосъемного устройства); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - перемещение диэлектрической колодки.

Узел включает вращатель 1, многоканальное токосъемное устройство 2, первичный преобразователь 3 исследуемых параметров и испытуемый образец 4.

На неподвижной стойке 5 токосъемного устройства при помощи винта 6 крепится щеткодержатель 7. В теле щеткодержателя выполнен сквозной паз 8, в котором на резьбовой тяге 9 установлена диэлектрическая колодка 10 с закрепленным на ней с помощью заклепок 11 и подкладки 12 упругим контактным элементом 13 в виде щупа. Левый выступающий конец тяги центрируется в теле щеткодержателя с помощью втулки 14, а сама тяга удерживается на корпусе с помощью шайбы 15 и регулировочной рукоятки 16, жестко скрепленной с тягой. Упругий контактный элемент прижат своим рабочим концом к образующей цилиндрического контактного кольца 17, установленного на вращающемся валу стенда.

Прецезионная регулировка усилия прижатия в контактных парах многоконтактного токосъемного устройства осуществляется следующим образом.

Вращение регулировочной рукоятки 16 по часовой стрелки или против (со стороны свободного конца щеткодержателя) вызывает перемещение диэлектрической колодки 10 влево или вправо (фиг. 4), соответственно положения II и III. При перемещении влево расстояние h₂ между основанием контактного элемента 13 и точкой соприкосновения его с контактным кольцом 17 увеличивается, а усилие прижатия в контактной паре P₂ уменьшается. Перемещение вправо, наоборот, вызывает уменьшение расстояния h₁ и увеличение усилия.

Вследствие того что угол может быть установлен сколь угодно малым, значительные перемещения диэлектрической колодки от своего первоначального положения I вызывают малые изменения расстояния h, таким образом появляется возможность точной регулировки усилия прижатия в контактных парах токосъемного устройства.

Использование предлагаемого токосъемного узла бурового стенда позволяет повысить надежность передачи исследуемых электрических сигналов с вращающихся объектов на неподвижные в условиях интенсивных вибраций, повысив таким образом качество и эффективность испытаний нового породоразрушающего инструмента.