Гидроударник Советский патент 1982 года по МПК E21B4/14 

(54) ГИДРОУДАРНИК

1

Изобретение относится к горной промышленности и в частности к гидроударникам, применяемым для бурения скважин большого диаметра на станках вращательного бурения ограниченной мошности.

Известен гидроударник для бурения сква жин, содержащий корпус, клапанное устройство с клапаном, поршень-боек, наковальню и дроссельное устройство 1.

Однако данный гидроударник имеет пониженный КПД, так как перепад давления в дросселе противодействует разгону бойка, низкую надежность, особенно при работе в шламовой среде, пониженную энергию удара, особенно при увеличенных диаметрах гидроударникд, потребных для больших диаметров бурения, так как для обеспечения холостого хода бойка требуется большой объем жидкости для заполнения полости под бойком и низкую работоспособность клапана, испытывающего высокие нагрузки в момент переключения.

Известен клапанный гидроударник, содержащий корпус, клапанную коробку, клапан, боек и наковальню с дросселем 2.

Однако данный гидроударник имеет сложную конструкцию при пониженной надежности, особенно при работе в шламовой среде, пониженный КПД из-за повыщенных затрат энергии для возврата бойка в исходное положение и пониженную энергию удара при относительно больших диаметрах гидроударника и ограниченной мошности насосного оборудования.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия, упрошение конструкции гидроударника и повышение его надежности,

Указанная цель достигается тем, что боек гидроударника выполнен в виде эжекторного насоса, камера смешения которого гидравлически связана с пространством над бойком и клапанной коробкой.

На фиг. 1 изображен гидроударник в статическом положении, продольный разрез; на фиг. 2 - гидроударник в момент начала работы; на фиг. 3 - то же, перед рабочим ходом.

Гидроударник имеет корпус 1, снабженный в верхней части переводником для соединения с бурильным инструментом, а в нижней части - шлицевым разъемом с наковальней 2. Внутри корпуса 1 помещен боек 3, внутренняя часть которого выполнена

в виде эжекторного насоса, имеющего сопло 4, камеру 5 смешения, диффузор 6. Камера 5 смешения соединена каналами 7 с полостью 8 над бойком. Над соплом 4 смонтирован клапан 9, хвостовик которого находится в клапанной коробке 10, а рабочая часть заключена во втулку 11. Клапан снабжен уплотнением 12, а боек - уплотнением 13 и 14. Канал 15 гидравлически связывает полость над бойком 8 и клапанную коробку 10.

Во время спуска в скважину гидроударник находится в подвешенном состоянии и наковальня 2 под действием собственного веса опускается, раскрывая шлицевой разъем (фиг. 1). При этом боек 3 опускается в крайнее положение и между торцами втулки 11 и бойка 3 образуется щель, в которую свободно проходит буровой раствор, что необходимо для про.мывки скважины и опорожнения бурильных труб при подъеме. При постановке на забой (фиг. 2) шлицевой разъем смыкается и перекрывается зазор между торцами втулки 11 и бойка 3, жидкость устремляется через сопло 4 и камеру 5 смешения, при этом давление над соплом повышается и клапан 9 отбрасывается в крайнее верхнее положение. Жидкость, проходя через сопло 4, создает разряжение, которое по каналам 7 передается в полость 8 и по каналу 15 в полость клапанной коробки 10. Рвиду разности давлений над бойком и под бойком, возникает подъемная сила, которая перемещает боек в крайнее верхнее положение до смыкания сопла с клапаном 11 Перемещению бойка вверх способствует и реактивная сила струи, истекающей из сопла. Эжекторным насосом жидкость из полости 8 пере.мещается под боек 3 и далее через долото в скважину. При смыкании сопла 4 и клапана 11 (фиг. 3) возникает гидравлический улар, повышается давление, под действием которого боек с возрастающей скоростью 1еремещается вниз и наносит

удар по наковальне. Жидкость, находящаяся под бойком, не оказывает значительного сопротивления движению бойка - сохранившееся разряжение в полости 8 способствует заполнению полости через каналы 7, а наковальня имеет щирокое проходное отверстие. Клапан движется совместно с бойком до ограничителя, затем отрывается от бойка и отбрасывается вверх, открывая проход для жидкости в сопло - вступает в работу эжекторный насос - боек снова поднимается вверх и цикл повторяется в той же последовательности. Импульсное истечение жидкости из сопла эжекторного насоса улучшает его характеристики, т. е. повыщается развиваемое давление и коэффициент эжекции. При работе на глубине, сопло предохраняет пространство под клапаном от кавитации, являясь своеобразным затвором.

Предлагаемое исполнение гидроударника упрощает конструкцию по сравнению с известными гидроударниками, повышает коэффициент полезного действия и повышает надежность работы.

Формула изобретения

Гидроударник, содержащий корпус, клапанную коробку, клапан, боек и наковальню, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действии, упрощения конструкции и повышения надежности, боек выполнен в виде эжекторного насоса, камера смешения которого гидравлически связана с пространством над бойком и клапанной коробкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

у///}

ю

гг

X

//

/

/

///7////7

/ууУА

/.

-У

/