Гидроударник прямого действия Советский патент 1983 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к гидроударным машинам прямого действия.

Известен гидроударник, содержащий корпус, подпружиненный поршень-боек, расположенный над поршнем-бойком клапан с пружиной, охватывающей поршеньбоек, уплотнение порщня-бойка размещенное в корпусе, и наковальню 1.

Недостатком данного гидроударника является падение энергии удара при свободном ходе бойка за счет сжатия его пружины. Кроме того, размещение жесткой пружины клапана в малых габаритах приводит к гидродинамическим потерям энергии удара при рабочем и свободном ходах, а также размыву поверхностей, ограничивающих объем полости, в которой размещена пружина.

Известен также гидроуДарник прямого действия, включающий корпус, порщеньбоек с кольцевой проточкой у верхнего торца, клапан с пружиной, охватывающей верхнюю часть поршня-бойка 2.

Недостатком известного устройства является снижение энергии и частоты ударов за счет повышенного гидравлического сопротивления вытесняемой из межвитковых зазоров пружины клапана жидкости.

Цель изобретения - увеличение энергии и частоты ударов.

Указанная цель достигается тем, что в гидроударнике прямого действия, включающем корпус, порщень-боек с кольцевой проточкой у верхнего торца, клапан с пружиной, охватывающей верхнюю часть поршнябойка, проточка выполнена конической с меньшим диаметром у торца поршня-бойка, причем пружина клапана размешена в пределах конической проточки.

На фиг. 1 изображен гидроударник, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.

Гидроударник содержит корпус 1, включающий верхний 2 и нижний 3 переходники. Средний переходник выполнен в виде цилиндра 4 с манжетным уплотнением 5. В корпусе 1 размещен порщень-боек 6 с конической кольцевой проточкой 7 у верхнего торца, насадкой 8 и утяжелителем 9. Между порщнем-бойком 6 и наковальней 10 размещена пружина П. В верхней части корпуса 1 размещен клапан 12 с пружиной 13, охватывающей верхнюю часть поршнябойка 6. Пружина 13 клапана 12 размещена в пределах конической проточки 7, меньший диаметр которой расположен у торца порщня-бойка.

В нижней части гидроударника размещен шлицевой разъем 14. Между пружиной 13 клапана и поршнем-бойком 6 образована коническая расширяющаяся вверх полость

15 для перетока жидкости. Пружина клапана размещена в ограничителе 16 хода.

Гидроударник работает следующим образом.

При постановке машины на забой шлицевой разъем 14 смыкается, и поршень-боек 6 пружиной 11 поднимается в верхнее положение до встречи с клапаном 12. Под действием гидравлического удара, возникающего при перекрытии потока, поршеньбоек 6 совместно с клапаном 12 с нарастающей скоростью перемешается вниз, сжимая пружины 11 и 13. При сжатии пружины 11 клапан 12 останавливается об ограничитель 16, открывая для жидкости свободный проход к забою.

При этом поршень-боек 6 по инерции продолжает движение и наносит удар по наковальне, связанной с колонковой трубой.

Затем под действием пружин 11 и 13 клапана 12 порщень-боек 6 возвращают в исходное положение, и цикл повторяется. Наличие конической проточки 7 на поршне-бойке приводит к тому, что второй пик гидроудара, возникающий после остановки 5 клапана, действует на торцовую площадь порщня-бойка 6, образующуюся вследствие различия площадей цилиндрической уплотняемой поверхности поршня-бойка 6 и его торцовой части, непосредственно контактируюшей с клапаном 12. 0 Выполнение поршня-бойка при сохранении его прочности приводит к постепенному увеличению кольцевого зазора для перетока жидкости из межвитковых зазоров пружины и обратно от неподвижного нижнего витка к наиболее быстро движущемуся верхнему витку пружины клапана, которые при перемещении клапана вытесняют жидкость из кольцевого пространства. Таким образом, с увеличением расхода перетекающей жидкости увеличивается зазор для ее переката, в связи с чем коническая проточка на поршне-бойке в области размещения пружины клапана, снижая гидродинамические сопротивления, способствует сохранению высокой частоты колебаний порщня-бойка независимо от вязкости промывочного агента и повыщения энергии единичного удара. Вместе с тем коническая форма проточки, увеличивая площадь сечения кольцевого зазора между порщнем-бойком и корпусом, позволяет, Q с учетом уменьшенного диаметра проволоки пружины использовать в конструкции гидроударника кольцевой ограничитель хода клапана, повышающий надежность работы предлагаемого устройства и обеспечивающий его работу в режимах различных частот и энергий, наиболее благоприятных в конкретных условиях бурения.

ГИДРОУДАРНИК ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ, включающий корпус, поршеньбоек с кольцевой проточкой у верхнего торца, клапан с пружиной, охватывающей верхнюю часть поршня-бойка, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии и частоты ударов, проточка выполнен конической с меньшим диаметром у торца поршня-бойка, причем пружина клапана размещена в пределах конической проточки. kn 1C Р сд о