Гидроударник для генерации попереч-НыХ удАРНыХ иМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к технике дпч бурения геологоразведочных скважин, а именно к гидроударным, забойным буровым машинам. Известен гидравлический вибратор, включающий корпус и шар, причем корпус в нижней части снабжен отверстия ми для прохода жидкости, а в верхней части - расширяющимся книзу соплом.. В этом вибраторе рабочим элементом является заключенный в корпус шар, совершающий под действием струи промывочной жидкости, проходящей через корпус, колебательные движения в разных направлениях и, в том числе в горизонтальной плоскости. В крайних положениях своих радиальных перемещений шар наносит удары по внутренней поверхности корпуса 1 . Недостаток этого вибратора низкая эффективность - хаотическое перемещение шара с малой энергией боковых ударов, слабовзаимосвязанных с количеством прокачиваемой жидкости Известен также снаряд для бурения скважин с отбором керна, включающий корпус, верхний и нижний переходники с проходными отверстиями и боек, подвешенный в корпусе с возможностью углового перемещения относительно оси снаряда и образующий с корпусом кольцевой диффузор. В этом снаряде эллипсоидной формы боек подвешен в корпусе и перемещается в радиальных направлениях в результате отклоняющего действия промывочного потока, и наносит периодически поперечные удары по внутренней поверхности корпуса l2. Недостатками этого снаряда являются низкий КПД и малая величина энергии поперечных ударных импульсов, а также нестабильная работа устройства при различных расходах промывочной жидкости, вследствие того, что изменения режима струи и обусловленные этим перемещения бойка носят незакономерный спородический характер, а Увеличение расхода промывочной жидкости не сопровождается повышением забойной мощности снаряда. При значительном повышении расхода это устройство работать не может, поскольку боек колеблется внутри струи,почти не касаясь стенок. Цель изобретения - увеличение энергии ударов бойка и повышение стабильности работы гидроударника при различных расходах промывочной жидкости .

Указанная цель достигается тем, что гидроударник снабжен перекидным KjlanaHOM - распределителем потока, установленным с возможностью периодического перекрытия проходных отверстий одного из переходников и пружиной, установленной на одной вертикальной оси с бойком и клапаном для взаимодействия с ними.- При этом пружина может быть размещена между бойком и клапаном, подклапаном или над бойком.

На фиг. 1 показан гидроударник общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 - схема движения промывочного потока и действующих на боек сил при его положении вправо от вертикальной оси; на фиг. 5 - то же, при положении бойка влево от оси; на фиг. б - гидроударник с расположением пружин над бойком и под клапаном.

Гидроударник содержит верхний переходник 1 и нижний переходник 2, соединенные с корпусом 3. В корпусе 3 заключен, боек 4 с пружиной 5. Перекидной клапан-распределитель б клиновой формы примыкает к одному из переходников, в данном случае к нижнему переходнику 2. В нижнем переходнике 2 закреплена насадка 7 с отверстиями 8 Д41Я прохода жидкости, перекрываемыми перекидным клапаном б Верхний переходник снабжен насадкой 9 с отверстиями 10. Пружина 5 установлена на одной вертикальной оси с бойком 4 и клапаном 6 и может быть расположена между бойком 4 и клапаном 6 (фиг.1), а также над бойком 4 и под клапаном б (фиг.б)

Работа гидроударника заключается в следующем.

Установленные один над другим боек 4, перекидной клапан б, благодаря наличию на одной оси с ними сжато с определенным натягом пружины 5, не могут занимать положение по верти.кальной оси гидроударника, а обязательно отклоняются от нее, например, в правую сторону (фиг. 4). При этом, благодаря клиновой форме клапана б и наличию клиновой прорези в нижней насадке 7, клапан б своей боковой гранью перекрывает одно из двух проходных отверстий 8 этой насадки. В таком положении промывочная жидкость, огибая со всех сторон боек 4, перемещается вниз вдоль левой стенки и, согласно уравнениям гидродинамики, внутреннее давление Р движущегося с высокой скоростью в этой зоне потока, оказываетсяменьше, чем давление Р.., вблизи правой стенки, где движение в этот момент практически отсутствует.

Под действием разности этих давлений, и огибающего его потока жидкости боек 4. перемещается влево,

преодолевая усилие сжатия прузкины 5. После того, как он пересекает вертикальную ось гидроударника, к гид-равлическим силам давления добавляется также усилие сжатой пружины 5 и боек наносит удар по стенке корпуса 3. В заключительной стгщии этого полуцикла рабочего процесса изменивЛ1ая свое положение пружина 5 осуществляет перекидывание клапана б влево (фиг.5). в таком положении он перекрывает левое отверстие 8 насадки 7, после чего цикл повторяется в той же последовательности, но с перемещением бойка слева направо. С увеличением натяга пружины и

5 расхода промывочной жидкости частота и энергия поперечных ударов гидроударника пропорционально возрастают. Применение гидроударника поперечных импульсов позволит ликвидировать

0 подклинки керна при бурении в интенсивно трещиноватых породах и благодаря этому одновременно повысить как рейсовую скорость бурения, так и качество кернового материала.

5 Предлагаемый гидроударник может быть эффективно использован при любых расходахпромывочной жидкости, при обеспечении его стабильной работы, причем с возрастанием расхода пропорционально повышается и энергия поперечных ударных импульсов.

Формула изобретения

1. Гидроударник для генерации поперечных ударных импульсов, включающий верхний и нижний переходники с проходными отверстиями для промывочной жидкости и корпус с установленным внутри него бойком, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии ударов бойка и повышения стабильности работы гидроударника при различных расходах .промывочной жидкости , гидроударник снабжен перекидным клапаном и распределителем потока, установленным с возможностью периодического перекрытия проходных отверстий одного из переходников и пружиной, установленной на одной вертикальной оси с бойком и клапаном для

взаимодействия с ними.

2.Гидроударник по п.1, о т л ичающийся тем, что пружина размещена между бойком и клапаном.

3.Гидроударник по п.1, о т л ичающийся тем, что пружина

располойсена под клапаном.

4. Гидроударник по п.1, о т л ич ающи и ся тем, что пружина расположена над бойком.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 209350, кл. Е 21 В 1/06, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 449143, кл. Е 21 В 25/00, 1973

5 (прототип).

sL

А-А

Ю

Фиг.1Фиг.2

ч

tput.«Pwt

Фиг.3