19.4 Пристрої живлення системи пневматичного управління

До пристроїв системи пневматичного живлення необхідно віднести повітропроводи і систему повітропостачання.

Повітропроводи, що з’єднують між собою всі агрегати, прилади і пристрої пневматичного живлення, складаються із сталевих труб різного діаметру, з’єднувальних фланців, хомутиків, різноманітних фітингів і гумотканевих рукавів, що застосовуються як легкорозбірні з’єднання в тих місцях, де неможливо використати сталеві труби. В систему повітропроводів входять також пристрої для масло- і вологовідділення, для прискореного випуску повітря, прилади, що забезпечують рух повітря в потрібному напрямі, клапани переключення, вентилі і т.п.

В бурових установках в системі повітропостачання використовують дві компресорні станції, одна з яких резервна. Окрім компресорних станцій ця система включає повітрозбірник з запобіжним клапаном і манометром, пристрої для автоматичного підтримання тиску стиснутого повітря в пневмосистемі в заданих межах, пристрою для полегшення запуску компресорів і пристрою для відділення вологи і масла.

Повітропроводи

Повітропроводи для системи пневмоуправління виготовляють зі сталевих безшовних труб. Маловуглецева сталь марки 10 по ГОСТ 1050-74 забезпечує гарну якість усіх зварювальних робіт, виконуваних в польових умовах під час монтажу повітропроводу бурової установки.

Пристрої для очищення повітря

Масловідділювач (рис. 19.13) встановлюють в повітропроводі, що йде від компресора до повітряних резервуарів. Він призначений для очищення повітря, що поступає в систему пневматичного керування, від компресорного масла чи вологи.

Рисунок 19.13 – Масловідділювач системи пневматичного управління:

1-корпус;2-кришка;3-решітка;4-прокладка; 5-фільтр

Масловідділювач складається з корпусу і розміщених в ньому двох решіток, між якими знаходяться штамповані металічні циліндрики. В нижній частині корпусу встановлений зливний кран. Частинки масла, проходячи з потоком повітря через масловідділювач, прилипають до циліндриків фільтруючого наповнювача і, накопичуючись, стікають у низ, звідки видаляються через спускний кран.

Фільтр (рис. 19.14) призначений для тонкого очищення стиснутого повітря, що живить кран машиніста. Він складається з корпусу 1, кришки 3, двох металічних сіток 5 і 6, між якими розміщується фільтруюча набивка 2. Корпус і кришка мають штуцери 4 для приєднання фільтра до повітропроводу.

Рисунок 19.14 - Фільтр:

1-корпус; 2-набивка;3-кришка;4-штуцер;5,6-сітка металічна

Зворотний клапан (рис. 19.15) служить для попередження попадання стиснутого повітря з магістралі в компресор при його зупинці. Зворотний клапан складається з корпусу 1 з клапанним сідлом 2, клапану 3, кришки 4 і прокладки 5. Повітря в компресор поступає в отвір 6, піднімає клапан і виходить в отвір 7. Як тільки зупиниться подача повітря в клапанне сідло і закриє доступ повітря з магістралі в компресор.

Рисунок 19.15 - Зворотний клапан:

1-корпус; 2-сідло; 3-клапан; 4-кришка; 5-прокладка; 6-отвір; 7-отвір

Клапан переключення (рис. 19.16) складається з корпусу 1, клапана 2, кришки 3, прокладки 4. Стиснуте повітря може війти в отвір 7 чи 5 і вийти в отвір 6, з’єднане з виконавчим механізмом. При подачі повітря в отвір 7 клапан відкидається вправо , закриваючи отвір 5, а при подачі повітря в отвір 5 клапан відходить в протилежний бік і закриває отвір 7. В зворотному направленні від виконавчого механізма повітря може вийти по отворам 6 і 5 [14].

Рисунок 19.16 – Клапан переключення:

1-корпус; 2-клапан; 3-кришка; 4-прокладка; 5,6,7-отвір

Клапан-розрядник, чи прискорювач випуску повітря, служить для швидкого відключення часто включаємих шино-пневматичних муфт барабану лебідки. Для випуску повітря з цих муфт через трубопровід невеликого перерізу і атмосферний отвір в крані пульта бурильника потрібно б було багато часу.

Клапан-розрядник (рис. 19.17) встановлений в безпосередній близькості від муфти, скорочує шлях повітря до атмосферних отворів. Сталевий корпус 1 клапану з’єднаний різьбою з кришкою 7. Для додаткового ущільнення різьбового з’єднання передбачена додаткова паронітова прокладка 10. Всередині корпусу проковзує великий клапан 5. Порожнина великого клапану закрита гайкою 8. Між гайкою і клапаном також прокладена велика паронітова прокладка.

Рисунок 19.17 – Клапан-розрядник:

1-корпус; 2-отвір; 3-атмосферний отвір ; 4-шайба; 5-великий клапан ; 7-кришка; 8-гайка; 9-отвір; 10 - паронітова прокладка

В розточці лівого торця великого клапану розміщена гумова ущільнювальна шайба 4. В порожнині великого клапана рухається малий клапан 6, по зовнішній циліндричній поверхні якого зроблені пази для проходження повітря.

Для підвищення зносостійкості і захисту від корозії поверхні корпусу і кришки клапану хромують чи виготовляють з нержавіючої сталі.

Запобіжний клапан (рис. 19.18) служить для попередження створення тиску в повітряній системі більше надлишкового. Запобіжний клапан складається з корпусу 1 з вихлопним отвором, клапаном 2, нажимної шайби 3, пружини 6, нажимної втулки 5. В корпусі є клапанне сідло 7 і стопорний болт 4, який пломбується після регулювання клапану на максимально допустимий тиск в пневмосистемі. Пружина клапану верхнім кінцем опирається на нажимну втулку, а нижнім – на нажимну шайбу.

Рисунок 19.18 - Запобіжний клапан пневматичного управління:

1-корпус; 2-клапан; 3-нажимна шайба; 4-стопорний болт; 5-нажимна втулка;

6-пружина; 7-сідло

Вертлюжок (рис. 19.19) призначений для підведення стиснутого повітря до шинно-пневматичної муфти чи інших частин машини через торець обертального валу. В бурових установках застосовують прямоточні торцеві вертлюжки, що забезпечують постійне з’єднання включеної шинно-пневматичної муфти з повітропроводом, що сполучається з повітрозбірником. Вертлюжок складається з трьох основних елементів:

нерухомого корпусу, безпосередньо з’єднувального з повітропроводом;

обертального шпинделя верлюжка;

торцевої ущільнювальної втулки, встановленої в нерухомій частині корпусу вертлюжка.

Рисунок 19.19 –Торцевий вертлюжок:

а) одноканальний: 1-кришка;2-пружина;3-шайба;4-ущільнювальне кільце; 5-ущільнювальна втулка; 6-розрізне кільце; 7-два кулькопідшипники; 8-корпус; 9-шпиндель; 10-гумове кільце; 11-масленка; 12-штуцер;

б)двоканальний: 1-фланець; 2-корпус; 3-підшипник; 4-розпірна втулка; 5-масленка; 6-розрізна шайба; 7-торцова шайба ; 8-прокладка; 9-кришка; 10,14-торцова втулка; 11-ущільнювальне кільце; 12-кільце; 13-пружина; 15-кришка вертлюжка; 16 –болт; 17-ущільнювальна втулка; 18-гумове кільце; 19-кільце; 20-пружина; 21,22-труби

Корпус вертлюжка 8 опирається на два шарикопідшипника 7, закріплених на шпинделі 9. Шпиндель може кріпитися до торця валу за допомогою фланця чи різьби (для герметичності встановлено гумове кільце 10). Підшипники утримуються від повздовжнього переміщення на шпинделі розрізним кільцем 6. До корпусу вертлюжка болтами кріплять кришку 1 зі штуцером 12 для приєднання гумового шлангу повітряної магістралі. Всередині кришки розміщують ущільнювальну втулку 5, гумове ущільнювальне кільце 4, конусну сталеву шайбу 3 і пружину 2. Підшипники змазують через тавотницю. Стиснуте повітря, поступаючи в вертлюжок , створює тиск на гумове ущільнювальне кільце 4 і ущільнювальну втулку 5.

Втулку притискують до торця шпинделя і створюють необхідне ущільнення між корпусом шпинделем, що обертається. Пружина 2 служить для створення першопочаткового тиску на конусну шайбу 3, ущільнювальне кільце 4 і на втулку 5, коли повітря ще не включено. Шпиндель 9 повинен мати загартовану і поліровану торцеву поверхню і, у місці сполучення з ущільнювальною втулкою, мінімальну різницю в товщині стінок. Корпус вертлюжка утримують від обертання шланги, закріплені на патрубках.

Компресорні станції

В бурових установках застосовують компресори з електричним приводом від електродвигунів змінного струму і контрприводом за допомогою клинопасової передачі від силових дизельних агрегатів.

Таблиця 19.2 - Характеристики компресорів системи пневмоуправління

Параметри	К-5М	КСЕ-5М	4ВУ	КТ6, КТ7	ВШ-6/10	2С10 (Румунія)	3ЕС-1 (Румунія)
Подача Q, м3/хв	4,7	5,0	5,0	5,3	4,5-6,0	5,0	2,2
Тиск pmax, МПа	0,8	0,8	0,8	0,75-0,9	1,0	1,2	1,0
Діаметри циліндрівD/d , мм	210/125	210/125	210/125	153/146	220/160	215/130	125/100
Хід поршня S ,мм	120	120	120	144	110	110	130
Потужність споживана N,кВт	33	40	40	40	38-43,3	72	38
Маса М, кг	1210	1720	745(без двигуна)	610(без двигуна)	2450	484(без двигуна)	760

В бурових установках з дизельним приводом використовують дві компресорні станції: одну з електричним (резервну) і іншу – з контрприводом.

В бурових установках з електричним приводом застосовують дві компресорні станції з електричним приводом.

В бурових установках з дизельним приводом застосовують дизель-електричні агрегати змінного струму, що забезпечують запуск компресорів від електродвигунів.

Для полегшення запуску компресорних станцій з електроприводом і контрприводом в пневмосистемі використовують спеціальні електропневматичні пристрої.

Рисунок 19.20 – Компресор 4ВУ

Рисунок 19.21 – Компресор КСЭ-5М

Рисунок 19.22 – Компресор КТ-6

Рисунок 19.23 – Компресорна станція ВШ-6/10:

1-холодильник; 2-компресор; 3- повітряний фільтр; 4-панель керування; 5, 6 - електродвигун

Компресор засмоктує повітря через повітряні фільтри в циліндри першої ступені стиснення. Звідси стиснуте повітря поступає в холодильник і далі в циліндр другої ступені стиснення. Спускний кран знаходиться в нижній частині холодильника.

До фланцю кришки циліндру другого ступеня приєднується труба повітропроводу, що веде до повітряних резервуарів. Маховик компресора, закритий кожухом, закріплений зі шківом болтами. Шино-пневматична муфта з’єднана болтами з диском, посадженим на шпонці на кінець валу контрприводу. Вал контрприводу обертається на двох сферичних кулькопідшипниках, які встановлені в литих стійках.

На валу посаджений шків клинопасової передачі. Справа на торці вала встановлений вертлюжок. Стиснуте повітря проходить через вертлюжок по каналу, що просвердлений по тілу вала, і далі через кутник потрапляє в порожнину шино-пневматичної муфти ШПМ-300. За допомогою шино-пневматичної муфти ШПМ-300 контрпривод з’єднується з валом компресора. Для автоматичного керування компресором встановлений регулятор тиску і електропневматичний вентиль.

Для першопочаткового запуску компресора від контрпривода в тих випадках, коли в пневмосистемі відсутнє стиснуте повітря і неможливо використати компресор з електроприводом, застосовують спеціальний вентиль, який вгвинчують замість кутника .

Контрпривод отримує рух від шківа, закріпленого на трансмісійному валу силового агрегату чи на швидкохідному валу коробки швидкостей. З’єднують шківи клиновими пасами профілю В і закривають загальним захисним кожухом. Робота компресорної станції без захисних кожухів забороняється .

В компресорних станціях з електроприводом 4ВУ (рис. 19.20) чи ВШ-6/10 (рис.19.23) компресор і електродвигун змонтовані і закріплені болтами на загальній рамі зварної конструкції. В нижніх полках балок рами зроблені отвори для кріплення компресорної станції анкерними болтами до балок металічних основ (блоків).

Електродвигун з’єднує з компресором еластична муфта, яка закрита захисним кожухом. Всмоктування повітря, стиснення і подача його в повітряну магістраль до повітрозбірника аналогічні описаним в компресорній станції з контрприводом.

Повітряний резервуар

Повітряний резервуар (повітрозбірник) ємкістю 2,7 м³ розрахований на тиск 1,0 МПа і призначений для вирівнювання тиску повітря в пневмосистемі, а також для запобігання безперервної роботи компресора.

Повітряний резервуар (рис. 19.24) складається із зварного балону з привареними кронштейнами 2, якими він опирається на раму-салазки 6 і кріпиться до неї болтами. Для покращення умов конденсації вологи повітрозбірник розділений перегородкою 5 з отвором 4 для проходження повітря .

Рисунок 19.24 – Повіряний резервуар :

1-центральна шайба; 2-кронштейн; 3-пружинний клапан; 4-отвір;

5-перегородка; 6-рама-салазки; 7-манометр;8-кронштейн;

9-масловідділювач ; 10-спускний кран ; 11-отвір

В нижній частині перегородки виконано отвір 11 для стоку конденсату. Спускний кран 10 служить для спускання вологи, що накопилася в балоні. Повітрозбірник оснащується манометром 7 і запобіжним пружинним клапаном 3.

У повітрозбірника є лаз для очищення внутрішньої порожнини від бруду і покриття її масляною фарбою. З торця повітрозбірника до центральної шайби 1 під’єднується масловідділювач 9 і за допомогою кронштейна 8 кріпиться до рами повітрозбірника.

Кількість повітрозбірників залежить від витрати стиснутого повітря, типу приводу і від типу бурової установки.