Скважинный преобразователь давления для буровых машин Советский патент 1982 года по МПК E21B4/00 

Изобрегение отноеигся к буровой тех нике, .а именно к преобразователям давления аля буровых машин. Известен скважиннь1й преобразователь давления для буровых машин, включающий исполнительный механизм с плунжерами и распределительный механизм, содержащий группы клапанов и механизм переключения 1 . Однако это устройство не обладает достаточ 1ой надежностью и долговечностью при работе в абразивной среде промывочной жидкости из-за выполнения распределительного механизма поворотным и механизма переключения кулачковым. Цель предложения - повышение надеж ности и долговечности работы устройств а также обеспечение возможности его работы в скважинах малого диамегра. Эта цель достигается тем, что Б скв жинном преобразователе механизм переключения выполнен Б вице штанги с заслонками и полого поршня с седлами и ПОЛЫМ штоком, связанным с группой Клапанов, причем штанга установлена с .. возможностью взаимодействия с плунже рами исполнительных механизмов, а заслонки - с возможностью взаимодействия с седлами полого поршня. На фиг. 1 показан узел верхней части исполнительного механизма; на фиг. 2 узел переключения с клапанными распределителями/ на фиг. 3 - узел нижней части исполнительного механизма . Скважтшный преобразователь давления содержит корпус 1, в котором размещен исполнительный механизм, состоящий из плунжеров 2 и 3 (фиг. 1) и 4 и 5 (фиг. 3), междз которыми размещены поршни 6 и 7 и размешенных в полостях 8 и 9 (фиг. 1) и 10 и 11 (фиг, 3), обратных клапанов 12 и 13 (фиг. 1) и, 14 и 15 (фиг. 3). пл Нжерами 3 и 4 встроена и взаимодействует с плунжерами своими концами ш танга 16,В корпусе 1 размещен также распре- ,гпл1Ь й механизк, включающий груп- пы Клапанов 17 и 18 и механизм переключения {фиг. 2), выполненный в ииае полого поршня 19 и штанги 16 с заслонками 20 и 21 для перекрытия прото ной части 22 полого поршня. Оцна из групп клапанов, например 18, связана с полым штоком полого поршня 19, а группа Клапанов 17 - с сервопривоцом 23. Группа Клапанов 17 гакже может быть жестко связана с поршнем 19, а тарелки клапанов 17 и 18 должны быть поапру 51:иНепы, что обеспечивает оано.временное прижатие их к седлам клапа нов. В крайних положениях клапанный распрецелигель 18 может фиксировать ся механической зашелкой (на чертеже не показана). Рабочая жидкость к устройству по- цается по напорной магистрали А, которая через канапы 24 и 25 связана с клапанными полостями 26 и 27 и через сопла 28 и 29 - с полостями механизма переключения ЗО и 31. Группы Клапанов 17 и 18 связаны межау собой магистралями Б и В. Механизм переключения связан каналами 32 и 33 со сливной магистралью Клапанный блок 18 с клапанной полостью 27 связан через каналы 34 и 3 с поцпоршневой полостью сервопривода 23, а через канал 36, магистраль В и канал 37 с его наапоршневою полостью через канал 38 со сливной магистралью Г, через канал 34, магистраль Д и кан 39 с поцпоршневой зсшой поршия 7 и через канал 40 с обратным клапаном 1 Клапанный блок 17 с клапанной полостью 26 связан через канал 41, tUa- гистраль Е и канал 42 с поапоршневой зоной поршня 6, через канал 43 с обратным клапаном 13, а через каналы 44 и 45, магистрали Ж и И, канал 46 , наапоршневой зоной поршней 6 и 7 и через канал 47 с о сливной магист|;1апью Г. Плунжерные полости 8 и Ю через каналы 48 и 49 связаны-с магистралью К. Клапанный бЛок 18 связан каналом со сливной магистралью Г. Обратный клапан 12 связан с магис тралью Ж кангалом 5 1, Клапанный блок связан с магистралью Г каналом 52. Плунжерная зона 9 связана каналом 5.3, а плунжерная зона II - каналом 54 с магистралью Л. Клапан 14 связа с магистралью И каналом 55. Рабочая жидкость из сливной магист рали Г используется для промывки забо Магистрали К и Л связаны с соплами 44 для разрушения забоя си снабжены обратными клапанами (на чертеже не показаны) . Работа устройства осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость подается по напорной магистрали А и через каналы 24 и 2.5 подводится к клапанным полостям 26 и 27 и через сопла 28 и 29 к. полостям 30 и 31 механизма переключения. При указанном на чертеже положении заслонок 20 и 21 в полости 30 создается давление, равное давлению в магис- трали А, которое сообшает необходимое усилие поршню 19 для прижатия -тарелок Клапана 18 к седлам в нижнем положении. Жидкость из полости 31 свободно про- хоцит через каналы 32 и 33 и направляется в сливную магистраль Г. Из клапанной полости 27 жидкость через канал 34, магистраль Б и канал 35 подводится в поапоршневую полость сервопривода 23, удерживая группу клапанов 17 в верхнем положении. В это же время жидкость из надпоршневой зоны сервопривода вытесняется через канал 36 в магистраль В и далее через каналы 37 и 38 клапана 18 в сливную магистраль Г. Одновременно из клапанной полости 27 через канал 34, магистраль Д и каналы 39 и 40 (фиг. 3) жидкос.ть направляется в над- поршневую зону поршня 7 и, отжимая обратный клапан 15, в плунжерную зону 11. Из Клапанной полости 26 рабочая жидкость через клапан 41, магистраль Е, канапы 42 и 43 (фиг. 1) направляется в поапоршневую зону поршня 6 и, отжимая обратный клапан 13, в плунжерную зону 9. В этом случае поршни 6 и 7 и плунжеры 2, 3, 4 и 5 перемещаются вверх, закрывая обратные кла паны 12 W 14 к вытесняя жидкость из нацпоршневьк зон поршней 6 и 7 в магистрали Ж и И, через каналы 44 и 45 и каналы 4-6 и 47 и 5-7 и 38 клапанных групп 17 и 18 в сливную магистраль Г. Через каналы 48 (фиг. 1) и 49 (4иг, 3) плунжерных полостей 8 и 10, жидкость под высоким давлением, определяемым соотнЬшением площадей поршней и плунжеров, направляется в магистраль К. Магистраль Л в это время перекрыта обратным клапанохч. В верхнем крайнем положении плунжер 4 переместит штангу 1G вверх, перемещая тем самым, вверх заслонки 20 и 21 (фиг, 2). Заслонка 20 откроет отверстие 22 поршня 19, сообщив полость

30 со сливной магистралью Г, а заслон- ка 21, наоборот, перекроет отверстие 22, созцав в полости 31 аавление, равное давлению в магистрали А. В результате этого на поршне 19 будет создано необхоцимое усилие цля его перемещения и переключения группы клапанов 18 в .верхнее положение.

При верхнем положении клапанов 18 жидкость из магистрали А поступает через канал 25, в полость 27 и через канал 37, магистраль В и канал 36 направляется в надпоршневую зону сервопривода 23, перемещая поршень его в нижнее положение и переключая группу клапанов 17 в нижнее положение. Жидкость из поцпоршневой зоны через канал 35 по магистрали Б направляется через

каналы 34 и 5О клапана 18 в сливную магистрапь Г..

Рабочая жидкость из клапанной полости 27 через канал 37 направляется по магистрали И через канал 45 (фиг. 3 в нацпоршневую зону поршня 7 и через канал 55, отжимая клапан 14, в плунжерную зону 1О, а из подпорщневой зоны жидкость через канал 39 по магистрали Д и через каналы 34 и 50 (фиг. 2 направляются в сливную магистраль Г.

Из Клапанной полости 26 (фиг. 2) жидкость через канал 46 по магистрали Ж и каналу 44 (фиг. 1) направляются в (надпоршневую зону поршня 6 и через канал 51, отжимая клапан 12, подается в плунжерную зону 8. Жидкость из подпоршневой зоны через канал 42 по магистрали Б направляется через каналы 41 и 52 клапана 17 (фиг. 2) в сливную магистраль Г.

В этом случае поршни 6 и 7 плунжеры2иЗи4и5 перемешаются вниз и жидкость под высоким давлением через каналы 53 (фиг. 1) и 54 (фиг. 3) направляются в магистраль Л. Магистрать К в это время перекрыта обратным кла- паном.

В нижнем крайнем положении плунжер 3 (фиг. 1) переместит штангу 16 вниз и заслонка 2О ((}иг. 2) перекроет отверстие 22 поршня 19, а заслонка 21 от кроет отверстие 22, соединив попскзть 31 со спивной магистралью Г.

В полости 30 будет создано аавление, равное давлению в магисграли А, сообщив поршню усилие, необходимое оляперемещения клапана 18 в нижнее положение. После чего рабочий процесс преобразователя давления будет соответствовать процессу, описанному выше.

Такое выполнение механизма переключения повышает надежность и долговечность работы преобразователя и обеспечивает возможность его работы в скважинах Малого диаметра.

Формула изобретения

Скважинный преобразователь давления для буровых машин, включающий исполни- тельный механизм с плунжерами и распределительный механизм, содержащий группы Клапанов и механизм переключения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности его работы и обеспечения воз- :можности работы в скважинах мапого диаметра, механизм переключения выполнен в виде штанги с заслонками и полого порщня с седлами и полым штоком связанным с группой клапанов, причем штанга установлена с возможностью взаимодействия с плунжерами исполнительных механизмов, а заслонка - с возможностью взаимодействия с седлами полого поршня,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 417600, кл. Е 21 В 7/18, 1971 (прототип).