Гидроударник двойного действия Советский патент 1978 года по МПК E21B5/00 

(54) ГИДРОУДАРНИК ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

1

Изобретение относится к технике для бурения скважин, а именно к- гидроударным буровым машинам.

Известен гидроударник, в котором для новышения КПД применяются автономные резонаторы 1.

Однако такое устройство недостаточно удобно в экснлуатации в связи с громоздкостью габаритов.

Наиболее близок предлагаемому гидроударник двойного действия, включающий сборный корпус, шлицевую гайку, наковальню с долотом, дифференциальные кольцевой клапан и подпружиненный поршень-мо-. лоток 2.

Недостатком этого устройства является то, что гидравлический удар прямого хода передается непосредственно поршню-молотку, что несколько снижает КПД гидроударника из-за потери части энергии гидравлического удара в разгоночном трубопроводе.

Целью изобретения является пойышение КПД машины и уменьшение ее габаритов.

Это достигается тем, что гидроударник снабжен резонатором, выполненным в виде полого дифференциального поршня, установленного концентрично в корпусе с возможностью взаимодействия с норшнем-молотком через его пружину.

На чертеже изображен предлагаемый гпдроударник, продольный разрез.

Корпус гидроударника состоит из двух свинченных цилиндров 1 и 2. В цилиндре 1 сделаны отверстия 3, 4 и кольцевой паз 5, а в цилиндре 2 - каналы 6 и 7. В цилиндрах 1 и 2 размещаются соответственно дифференциал.ьпые кольцевой КоТапан 8 с внутренним эксцентричным кольцевым выступом 9 и отверстия.ми 10 и поршень-молоток 11 с кольцевым выступом 12. При этом диаметр окружности кольцевого выстуиа 12 наконечника поршня-молотка 11 меньше внутреннего диаметра окружности эксцентричного выступа 9 клапана 8. При такой 5 конструкции указанных деталей клапан 8 может быть надет на поршень-молоток 11 или снят с него только вне корпуса гидроударника. В корпусе гидроударника в связи с эксцентричностью одного из кольцевых выступов указанных деталей соскакивание

0 клапана с поршня-молотка исключается.

Цилиндр 1 закрывается шлицевой гайкой 13, в которой размещается наковальня 14, скрепленная с долотом 15. В шлицевой гайке 13 и наковальне 14 устроены вых5 лонные каналы 16. Поршень-молоток 11 подиерт на участке некомпенсированной давлением площади пружиной 17.

Цилиндры 1 и 2 размешены в цилиндрическом кожухе 18, образующем с цилиндрами кольцевой канал 19. На внешней новерхносги норшня-молотка 1I сделан кольцевой наз 20, служащий каналом, а по оси выполнена ка.мера 21, сообщенная отверстиями 22 с кольцевым пазом 20. Гидроударник снабжен резонатором, выполненным в виде дифф..ренц11ального полого поршня 23, .малый торец которого свободно помещен в камере 21, а больщой торец - в крыщке 24 корпуса.

Порщепь 23 .можег нере.мещаться в осевом направлении относительно корпуса и норшня-молотка 11. Своей некомпенсированной давлением площадью он уперт в пружину 17. Площадь сечения камеры 21 меньше рабочей подпоршневой плошади бойка.

Устройство работает следующим образом.

На чертеже детали гидроударника показаиы в ис.ходном положении, при это.м клаиан 8 ирижат к наковальне 14, вследствие чего выхлопные каналы 16 закрыты, отверстия 10 клапана находятся напротив кольцевого паза 5 (у верхнего его края), в силу чего подпоршневая полость поршнямолотка 11 сообщается через отверстия 10, кольцевой паз 5, отверстия 4, каналы 19, 7, 20, 22 с надпоршневой осевой камерой 21 и напорным трубопроводом.

Напорная жидкость из трубопровода, жестко скрепленного с торцовой гайкой (трубопровод на чертеже не показан), поступает через полость поршня 23 в надпоршпевую осевую камеру 21 и далее через каналы 22, 20, 7, 19, 4, 5, 10 в подпоршневую полость норшня-молотка 11, отводит поршень-молоток назад, сжимая пружину 17.

Пройдя заданное расстояние, .поршеньмолоток 11 задевает своим ко.чьцевым выетупом 12 за внутренний эксцентричный кольцевой выступ 9 клапана 8 и отрывает клапан от наковальни 14, открывая выхлопные каналы 16. После этого клапан 8 движется назад. самостоятельно, так как из площадей его торцов, переднего и заднего, обтекаемых напорной водой, площадь переднего (нижнего) торца больше площади заднего (верхнего) торца на величину некомпенсированной давлением площади, сообщаю шёйся через отверстия 3 с затрубньш пространством. В начальный период своего перемеш.ения назад (вверх) отверстия 10 клапана 8 сместятся относительно кольцевого

паза 5 и окажутся быстро перекрытыми. Поршень-молоток 11 останавливается, останавливается также столб жидкости в трубопроводе и происходит .гидравлический удар, который передает свою энергию через поршень 23 пружине 17, а также действует непосредственно на поршень-.молоток 11 через дно его осевой камеры 21. .

Под действием разжимаюшейся пружины 17 и давления жидкости на дно осевой камеры 21 поршень-молоток 11 устремляется вперед, вытесняя воду из подпоршневой полости наружу через выхлопные каналы 16. При этом поршень-молоток 11 встречает движущийся ему навстречу напором выхлопной жидкости клапан 8, увлекает его вместе с собой, наносит удар по наковальне 14, скрепленной с долотом 15, прижимает клапан 8 к наковальне 14. Вследствие этоio прекращается вытеснение воды наружу из подпорщневой полости порщня-молотка 11 и снова столб жидкости в трубопроводе останавливается. Происходит гидравлический удар, который в связи с тем, что отверстия 10 клапана в нижнем его положении совпадают с кольцевым пазом 5, передается через эти отверстия в подпорщневую полость поршня-молотка. Силой гидравлического удара и избыточного давления жидкости поршень-молоток отводится назад и процесс повторяется.

Предлагаемая схема гидроударника позволяет повысить КПД, так как гидравлические удары передаются упругому элементу, который аккумулирует энергию и передает ее молотку; и уменьшить габариты устройства.

Формула изобретения

Гидроударник двойного действия, включающий сборный корпус, щлицевую гайку, наковальню с долотом, дифференциальные кольцевой клапан и подпружиненный порщень-молоток, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и .уменьшения габаритов, он снабжен резонатором, выполненным в виде полого дифференциального порщня, установленного концентрично в корпусе с возможностью взаимодействия с поршнеммолотком через его пружину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авторское свидетельство СССР № 549568, кл. Е 21 В 5/00, 1972. 0 Iff 8 И J 5 it П 2 11 3 гг 20 7