Гидроприводной насос двойного действия для питания внутрискважинного бурового оборудования Советский патент 1993 года по МПК F04B9/08 

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано для питания внутрискважинного бурового оборудования, например, для смазки и охлаждения опор шарошек бурового долота, для привода серводвигателя забойного механизма подачи бурового долота и пр.

Известна насосная установка с пнев- моприводом, содержащая два параллельно установленных цилиндра со свободными оппозитно перемещающимися поршнями и устройство реверсирования, включающее золотниковый распределитель с напорной и сливной линиями.

Однако такое исполнение известного устройства при его использовании в бурящейся скважине предопределяет увеличенные осевые габариты.

Цель изобретения -уменьшение осевых габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что цилиндры расположены соосно и их поршни выполнены кольцевыми с образованием

центрального канала для подвода приводной жидкости и снабженного диафрагмой, причем выше диафрагмы выполнено отверстие, снабжающее центральный канал с напорной линией распределителя, а ниже диафрагмы отверстие, сообщающее центральный канал со сливной линией распределителя.

На чертеже изображен насос гидроприводной двойного действия для питания внутрискважинного бурового оборудования - продольный разрез.

Насос включает в себя трубный кожух 1, прикрепленный с помощью стандартных резьбовых соединений к колонне бурильных труб (на чертеже не изображено), и соосно размещенный и закрепленный в нем с помощью известных технических средств полый корпус 2, в котором размещены: цилиндры 3 и 4 со свободными кольцевыми поршнямиб, разделяющие цилиндры на полости 6 и 7, заполненные соответственно рабочей, например, машинным маслом, и

&

VI

IS

:СО

Ю

i

промываемой жидкостями - последняя прокачивается к забою скважины по каналу 8 корпуса 2 через диафрагму 9, закрепленная соосно в корпусе 2 втулкой 10, и разделяющая канал 8 на зону 11 высокого давления и зону 12 низкого давления; подпружиненный золотникового типа распределитель 13, состоящий из трех жестко соединенных между собой поршней и имеющий пять входов и два выхода. Входы распределителя 13 соединены: два сливной линией 14 с зоной 12, два напорной линией 15 с зоной 11, а пятый - управляющий - каналом 16 с кольцевым каналом 17. Выходы распределителя 13 соединены: один кольцевым 18 и осевым 19 каналами с полостью 7 нижнего цилиндра, а второй осевым каналом 20 с полостью 7 верхнего цилиндра 4; подпружиненные клапаны переключения 21 и 22, состоящие из двух жестко соединенных между собой поршней, штоки которых размещены в полостях 6 цилиндров 3 и.4 и взаимодействуют с поршнями 5. Клапан 21 имеет один вход, соединенный каналом 23 с кольцевым каналом 17, и один выход, соединенный каналом 24с кольцевым каналом25. Клапан 22 имеет один вход, соединенный каналом 26 с полостью 6 верхнего цилиндра 4, и один выход, в который включен обратный клапан 27 и который каналом 28 соединен с кольцевым каналом 17. Полость 6 верхнего цилиндра 4 дополнительно каналом 29 соединена с выходами обратных клапанов 30 и 31 и с входом одного из двух обратных клапанов, размещенных в общем корпусе 32 - вход второго обратного клапана соединен с полостью 6 нижнего цилиндра 3, а их выходы соединены между собой каналом нагнетания 33 и с потребителем - внутрискважин- ным буровым оборудованием (на чертеже не показано). Кроме того, полость 6 нижнего цилиндра 3 соединена с выходом обратного клапана 34. Входы обратных клапанов 31 и 34 соединены между собой и с каналом всасывания 35 (слива от потребителя), а вход обратного клапана 30 соединен с кольцевым каналом 25.

Цилиндры 3 и 4 снабжены запорными иглами 36 и пробками 37, предназначенные для заполнения насоса рабочей жидкостью. Клапаны 21 и 22 снабжены каналами 38, способствующие беспрепятственному их перемещению. Насос снабжен соответствующими уплотнительными элементами, обеспечивающие надежность герметиза- ции и предотвращающие абразивный износ его узлов и деталей.

Работает насос следующим образом. Промывочная жидкость при ее прокачива- нии к забою скважины по каналу 8, проходя

через диафрагму 9, создает перепад давления, под действием которого она из зоны 11 высокого давления по напорной линии 15 поступает на вход распределителя 13 и далее по каналу 20 в полость 7 верхнего цилиндра 4, перемещая его поршень 5. Поршень 5 при своем перемещении вниз вытесняет из полости 6 цилиндра 4 рабочую жидкость, которая одновременно поступает: по каналу 26 на вход клапана 22, по каналу 29 к выходам обратных клапанов 30 и 31 и на вход верхнего обратного клапана, размещенного в корпусе 32, с выхода которого по каналу 33 к потребителю.

Одновременно с этим полость 12 низкого давления линией слива 14 соединена с распределителем 13 и далее через кольцевой канал 18 и осевой канал 19с полостью 7 нижнего цилиндра 3 - рабочая жидкость от потребителя по каналу 35 поступает на входы обратных клапанов 31 и 34 (обратный клапан 31 под действием созданного на диафрагме 9 перепада давления находится в закрытом положении) и далее поступает в полость 6 нижнего цилиндра 3, перемещая его поршень 5 вниз. Промывочная жидкость из полости 7 нижнего цилиндра 4 по каналам 18, 19, распределитель 13 и линию слива 14 поступает в зону 12 низкого давления и далее основным потоком уносится к забою скважины.

Таким образом происходит переток рабочей жидкости с давлением, равным перепаду давления на диафрагме 9, из полости 6 верхнего цилиндра 4 к потребителю и от него в полость 6 нижнего цилиндра 3. Этот переток происходит до тех пор, пока поршень 5 цилиндра 4 не включит клапан 22, при этом рабочая жидкость из полости 6 верхнего цилиндра 4 по каналу 26 через обратный клапан 27, по каналам 28, 17 и 23 поступает на вход клапана 21 и по каналу 16 на пятый управляющий вход распределителя 13. Распределитель 13, сжав возвратную пружину занимает другое крайнее положение, при котором полость 7 нижнего цилиндра 3 каналами 19, 18 и 15 соединяется с зоной 11 высокого давления, а полость 7 верхнего цилиндра 4 каналами 20 и 14 соединяется с зоной 12 низкого давления. В результате этого промывочная жидкость поступает в полость 7 цилиндра 3., перемещая его поршень 5 вверх и вытесняя из его полости 6 рабочую жидкость, которая поступает на выход обратного клапана 34 и на вход нижнего обратного клапана, размещенного в корпусе 32, и далее с выхода последнего по каналу 33 к потребителю. Рабочая жидкость от потребителя по каналу 35 поступает на входы обратных клапанов 31 и 34 (обратный клапан 34 закрыт перепадом давления) и далее, по каналу 29 поступает в полость 6 верхнего цилиндра 4, перемещая его поршень 5 вверх - клапан переключения 22 под действием возвратной пружины занимает исходное положение, а промывочная жидкость из полости 7 верхнего цилиндра 4 по каналам 20 и 14 поступает в зону 12 низкого давления, т.е. происходит переток рабочей жидкости из полости 6 нижнего цилиндра 3 через потребитель в полость 6 верхнего цилиндра 4. Этот переток происходит до тех пор пока поршень 5 нижнего цилиндра 3 не включит клапан 21, при этом управляющий вход распределителя 13 каналами 16,17,23, 25, обратным клапаном 30 и каналом 29 соединится с полостью 6 верхнего цилиндра 4, полость 7, которого каналами 20 и 14 соединена с зоной 12 низкого давления - распределитель 13 под действием возвратной пружины занимает исходное положение, в результате чего вновь происходит переток рабочей жидкости из полости 6 верхнего цилиндра 4 к потребителю и от него в полость 6 нижнего цилиндра 3 по выше описанной схеме.

Таким образом, соосное расположение цилиндров с образованием центрального

0

5

0

5

канала позволяет сократить габаритные размеры и в качестве приводной жидкости использовать промывочную жидкость, подаваемую буровыми насосами к забою скважины.

Формула изобретения

Гидроприводной насос двойного действия для питания внутрискважинного бурового оборудования, включающий источник давления, два цилиндра со свободными поршнями, установленными с возможностью оппозитного перемещения, и устройство реверсирования, включающее золотниковый распределитель с напорной и сливной линиями, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения осевых габаритов, цилиндры расположены в скважине соосно и их поршни выполнены кольцевыми с образованием центрального канала для подвода приводной жидкости, снабженного диафрагмой, причем выше диафрагмы выполнено отверстие, сообщающее централь- ный канал с напорной линией распределителя, а ниже диафрагмы - отверстие, сообщающее центральный канал со сливной линией распределителя.

Назначение: относится к гидромашиностроению, служит для питания внутрисква- жинного бурового оборудования-. Сущность изобретения: насос содержит источник давления, два цилиндра со свободными кольце- выми поршнями и устройство реверсирования, включающее золотниковый распределитель с напорной и сливной линиями. В центральном канале полого корпуса размещена диафрагма. Выше диафрагмы выполнено отверстие, сообщающее центральный канал с напорной линией распределителя, а ниже диафрагмы - отверстие, сообщающее центральный канал со сливной линией распределителя. 1 ил.